[发明专利]一种光学整形系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种紫外激光应用的光学整形系统。

【背景技术】

随着激光加工的不断发展，需要加工的介质品种日益增加，要求加工出来的效果也越来越精细，尤其是一些特殊材料。所以应用UV紫外激光来进行激光加工就越来越广泛。由于其聚焦光斑极小，且加工热影响区微乎其微等，因此用紫外激光加工主要是用于超精细打标、特殊材料打标及刻划等。如在食品、医药包装材料上打标、打微孔(孔径d≤10μm)；在柔性PCB板上打标，划片；对金属或非金属镀层去除；在硅晶圆片上进行微孔、盲孔加工等。

除了常用的激光波长λ＝1064nm，λ＝532nm外，目前正在兴起的一种新的紫外激光λ＝355nm，它除了可适应某些特殊介质的放大吸收外，还因这种短波的激光比起1064nm、532nm波长的有更小的弥散圆和更高的分辨率，如下式所示：

瑞利斑直径δ＝2.44λf/D

由上式可以看出，当光学系统的参数f/D相同时，用λ＝355nm波长的瑞利斑直径比用1064nm、532nm波长的激光更小至1/3-1/1.5。这样，工件加工的效果会更精细、清晰，效率更高。

【发明内容】

本发明目的在于提供一种紫外激光应用的光学整形系统，通过利用紫外激光进行加工时，将高斯分布的光场变换为均匀分布的“高帽型”光场，使得加工出来的线条中心和边缘的能量分布更均匀。

本发明实施例是这样实现的，一种光学整形系统，包括：激光整形加工系统和激光成像监控系统，所述激光加工整形系统包括整形扩束镜和整形聚焦镜，所述整形扩束镜包括由光线的入射光线方向依次排列的第一、第二、第三透镜，所述第一透镜为双凹型透镜，所述第二透镜为弯月型头奖，其曲面背向着光线入射方向弯曲，所述第三透镜为弯月型透镜，其曲面向着光线入射方向弯曲，所述整形扩束镜的扩束倍数为8X；所述整形聚焦镜包括由光线的入射光线方向依次排序的第四、第五、第六透镜，所述第四透镜为双凸型透镜，所述第五透镜为弯月型透镜，其曲面背向着光线入射方向弯曲，第六透镜为双凹型透镜，所述整形聚焦镜的焦距为25mm；所述激光成像监控系统包括CCD系统，其监控范围为0.8*0.8mm²。

其中，第一透镜分别由曲率半径为R1＝-26mm、R2＝6mm的两个曲面S1、S2构成；第二透镜分别由曲率半径为R3＝20mm、R4＝＝21mm的两个曲面S3、S4构成；第三透镜分别由曲率半径为R5＝-62mm、R6＝-17mm的两个曲面S5、S6构成，所述曲率半径的公差范围为5％。

其中，第一透镜在光轴上的中心厚度d1＝1mm，材料为Nd1∶Vd1＝1.46/68；第二透镜在光轴上的中心厚度d3＝1.5mm，材料为Nd1∶Vd1＝1.46/68；第三透镜在轴上的中心厚度d5＝2mm，材料为为Nd1∶Vd1＝1.46/68，所述中心厚度与材料Nd1∶Vd1的公差范围为5％。

其中，第一透镜与第二透镜在光轴上的间距为d2＝21mm，第二透镜与第三透镜在光轴上的间距为d4＝0.8mm，所述间距的公差范围为5％。

其中，第四透镜分别由曲率半径为R7＝17mm、R8＝-27mm的两个曲面S7、S8构成；第五透镜分别由曲率半径为R9＝14mm、R10＝30mm的两个曲面S9、S10构成；第六透镜分别由曲率半径为R11＝-27mm、R12＝36mm的两个曲面S11、S12构成，所述曲率半径的公差范围为5％

其中，第四透镜在光轴上的中心厚度d7＝2.8mm，材料为Nd1∶Vd1＝1.46/68；第五透镜在光轴上的中心厚度d9＝2mm，材料为Nd1∶Vd1＝1.46/68；第六透镜在光轴上的中心厚度d11＝1mm，材料为Nd1∶Vd1＝1.46/68，所述中心厚度与材料Nd1∶Vd1的公差范围为5％。

其中，第四透镜与第五透镜在光轴上的间距为d8＝0.2mm，第五透镜L5与第六透镜L6在光轴上的间距为d10＝1.4mm，所述间距的公差范围为5％。

利用这种原理设计出来的光学系统加工出来的线条就会如图4所示，是一整齐的线条，而且线条的中心与边缘都有相同的能量。具有这种功能的光学系统---将“高斯”分布的光束整形成“高帽型”分布的光束称为光束整形系统。

【附图说明】

下面参照附图结合实例对本发明作进一步的描述：

图1为紫外激光的激光束的“高斯”规律分布图；

图2为紫外激光的光学系统的加工效果图；

图3为紫外激光的激光束的“高帽型”分布图；