專(zhuān)利名稱(chēng)：紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，尤其涉及一種紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著激光加工的不斷發(fā)展，需要加工的介質(zhì)品種日益增加，要求加工出來(lái)的效果也越來(lái)越精細(xì)。尤其是一些特殊材料，它們對(duì)激光的波長(zhǎng)都有特殊的要求。波長(zhǎng)為1064nm 或532nm的激光已不適用于某些材料的加工；還有些材料即使能用波長(zhǎng)為1064nm或532nm 的激光進(jìn)行加工，但加工效果不夠精細(xì)、清晰。目前正在興起的一種波長(zhǎng)為355nm的紫外激光，該紫外激光可適應(yīng)某些特殊介質(zhì) (材料)的放大吸收。跟波長(zhǎng)為1064nm或532nm的激光相比，波長(zhǎng)為355nm的紫外激光有更小的彌散圓和更高的分辨率，聚焦光斑極小，加工熱影響區(qū)微乎其微。因此，紫外激光可以做到精細(xì)加工，工件加工的效果更精細(xì)、清晰，效率更高。然而，現(xiàn)有紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)加工精度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)加工精度低的問(wèn)題。本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，包括激光加工子系統(tǒng)和與所述激光加工子系統(tǒng)同軸的監(jiān)控子系統(tǒng)；所述激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的擴(kuò)束鏡以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡構(gòu)成的聚焦鏡，所述擴(kuò)束鏡與聚焦鏡之間設(shè)有第一雙色鏡；所述第一透鏡為雙凹型透鏡，所述第二透鏡和第三透鏡均為曲面向著光線(xiàn)入射方向彎曲的彎月型透鏡，所述第四透鏡為雙凸型透鏡，所述第五透鏡和第六透鏡均為曲面背著光線(xiàn)入射方向彎曲的彎月型透鏡；波長(zhǎng)為355nm的紫外激光先后經(jīng)所述擴(kuò)束鏡和聚焦鏡聚焦于工件時(shí)，所述擴(kuò)束鏡的擴(kuò)束倍數(shù)為六倍，所述聚焦鏡的焦距為20mm。本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)由激光加工子系統(tǒng)和與激光加工子系統(tǒng)同軸的監(jiān)控子系統(tǒng)構(gòu)成，其中激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的雙凹型透鏡和彎月型透鏡構(gòu)成的擴(kuò)束鏡以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的彎月型透鏡、雙凸型透鏡、彎月型透鏡和彎月型透鏡構(gòu)成的聚焦鏡，監(jiān)控子系統(tǒng)對(duì)工件的加工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提高加工精度，實(shí)現(xiàn)超精細(xì)加工，尤可應(yīng)用于LCD修復(fù)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工子系統(tǒng)的彌散斑圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工子系統(tǒng)的能量集中度圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光加工子系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的監(jiān)控子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的監(jiān)控子系統(tǒng)的彌散斑圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的監(jiān)控子系統(tǒng)的能量集中度圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的監(jiān)控子系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)MTF圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)由激光加工子系統(tǒng)和與激光加工子系統(tǒng)同軸的監(jiān)控子系統(tǒng)構(gòu)成，其中激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的雙凹型透鏡和彎月型透鏡構(gòu)成的擴(kuò)束鏡以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的彎月型透鏡、雙凸型透鏡、彎月型透鏡和彎月型透鏡構(gòu)成的聚焦鏡，監(jiān)控子系統(tǒng)對(duì)工件的加工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提高加工精度。本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)包括激光加工子系統(tǒng)和與所述激光加工子系統(tǒng)同軸的監(jiān)控子系統(tǒng)；所述激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的擴(kuò)束鏡以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡構(gòu)成的聚焦鏡，所述擴(kuò)束鏡與聚焦鏡之間設(shè)有第一雙色鏡；所述第一透鏡為雙凹型透鏡，所述第二透鏡和第三透鏡均為曲面向著光線(xiàn)入射方向彎曲的彎月型透鏡，所述第四透鏡為雙凸型透鏡，所述第五透鏡和第六透鏡均為曲面背著光線(xiàn)入射方向彎曲的彎月型透鏡；波長(zhǎng)為355nm的紫外激光先后經(jīng)所述擴(kuò)束鏡和聚焦鏡聚焦于工件時(shí)， 所述擴(kuò)束鏡的擴(kuò)束倍數(shù)為六倍，所述聚焦鏡的焦距為20mm。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出了本實(shí)施例提供的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的部分。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)包括激光加工子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)，監(jiān)控子系統(tǒng)與激光加工子系統(tǒng)同軸。激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第一透鏡11和第二透鏡12構(gòu)成的擴(kuò)束鏡1以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第三透鏡23、第四透鏡對(duì)、第五透鏡25和第六透鏡沈構(gòu)成的聚焦鏡2，擴(kuò)束鏡1與聚焦鏡2之間設(shè)有第一雙色鏡3。請(qǐng)參見(jiàn)下表，下表為激光加工子系統(tǒng)中各透鏡的光學(xué)參數(shù)，其中所有參數(shù)值的公差均不超過(guò)各自期望值的5%。
權(quán)利要求
1.一種紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，包括激光加工子系統(tǒng)和與所述激光加工子系統(tǒng)同軸的監(jiān)控子系統(tǒng)，其特征在于，所述激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第一透鏡和第二透鏡構(gòu)成的擴(kuò)束鏡以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡構(gòu)成的聚焦鏡，所述擴(kuò)束鏡與聚焦鏡之間設(shè)有第一雙色鏡；所述第一透鏡為雙凹型透鏡，所述第二透鏡和第三透鏡均為曲面向著光線(xiàn)入射方向彎曲的彎月型透鏡，所述第四透鏡為雙凸型透鏡，所述第五透鏡和第六透鏡均為曲面背著光線(xiàn)入射方向彎曲的彎月型透鏡；波長(zhǎng)為355nm的紫外激光先后經(jīng)所述擴(kuò)束鏡和聚焦鏡聚焦于工件時(shí)，所述擴(kuò)束鏡的擴(kuò)束倍數(shù)為六倍，所述聚焦鏡的焦距為20mm。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控子系統(tǒng)包括 監(jiān)控光源；用于將所述監(jiān)控光源發(fā)出的監(jiān)控光反射至所述第一雙色鏡并使所述監(jiān)控光與紫外激光同軸的第二雙色鏡；以及用于接收返回的監(jiān)控光的成像監(jiān)控裝置；所述第二雙色鏡對(duì)所述監(jiān)控光半反半透，所述第一雙色鏡對(duì)所述監(jiān)控光高透，對(duì)所述紫外激光高反。
3.如權(quán)利要求1所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡具有第一曲面Sl和第二曲面S2，所述第一曲面Sl的曲率半徑Rl的期望值為-19mm，所述第二曲面 S2的曲率半徑R2的期望值為4. 2mm ；所述第二透鏡具有第三曲面S3和第四曲面S4,所述第三曲面S3的曲率半徑R3的期望值為-60mm，所述第四曲面S4的曲率半徑R4的期望值為-9. 6mm ；所述第三透鏡具有第五曲面S5和第六曲面S6，所述第五曲面S5的曲率半徑R5的期望值為-16mm，所述第六曲面S6的曲率半徑R6的期望值為-22mm ；所述第四透鏡具有第七曲面S7和第八曲面S8，所述第七曲面S7的曲率半徑R7的期望值為56. 5mm，所述第八曲面S8的曲率半徑R8的期望值為-48mm ；所述第五透鏡具有第九曲面S9和第十曲面S10，所述第九曲面S9的曲率半徑R9的期望值為22mm，所述第十曲面SlO的曲率半徑RlO的期望值為205mm ；所述第六透鏡具有第十一曲面Sll和第十二曲面S12，所述第十一曲面Sll的曲率半徑 Rll的期望值為14mm，所述第十二曲面S12的曲率半徑R12的期望值為30mm ； 各曲率半徑的公差均不超過(guò)各自期望值的5%。
4.如權(quán)利要求3所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡在光軸上的中心厚度dl的期望值為1mm，所述第二透鏡在光軸上的中心厚度d3的期望值為1. 6mm, 所述第三透鏡在光軸上的中心厚度d5的期望值為1. 5mm，所述第四透鏡在光軸上的中心厚度d7的期望值為1. 5mm，所述第五透鏡在光軸上的中心厚度d9的期望值為1. 5mm，所述第六透鏡在光軸上的中心厚度dll的期望值為1.5mm，各中心厚度的公差均不超過(guò)各自期望值的5%。
5.如權(quán)利要求4所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二曲面S2與第三曲面S3的面間隔d2的期望值為11mm，所述第六曲面S6與第七曲面S7的面間隔d6的期望值為0. 1mm，所述第八曲面S8與第九曲面S9的面間隔d8的期望值為0. 1mm，所述第十曲面 SlO與第十一曲面Sll的面間隔dlO的期望值為0. 1mm，各面間隔的公差均不超過(guò)各自期望值的5%。
6.如權(quán)利要求5所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，各透鏡的材料Nd:Vd的期望值均為1. 46/68，其中Nd表示所述透鏡的材料在波長(zhǎng)λ = 355nm的d線(xiàn)處的折射率，Vd 表示所述透鏡的材料在波長(zhǎng)λ = 355nm的d線(xiàn)處的阿貝數(shù)；各透鏡的材料的公差均不超過(guò)各自期望值的5%。
7.如權(quán)利要求1所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述擴(kuò)束鏡允許的最大入射光直徑為1. 5mm，所述聚焦鏡的入瞳直徑D為10mm。
8.如權(quán)利要求2所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控光源為綠光 LED，所述成像監(jiān)控裝置由C⑶及與所述CXD電連接的監(jiān)控屏構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控光源與第二雙色鏡之間設(shè)有第一濾光片，所述第二雙色鏡與成像監(jiān)控裝置之間設(shè)有第二濾光片。
全文摘要
本發(fā)明適用于激光加工領(lǐng)域，提供了一種紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)，所述紫外激光應(yīng)用光學(xué)系統(tǒng)由激光加工子系統(tǒng)和與所述激光加工子系統(tǒng)同軸的監(jiān)控子系統(tǒng)構(gòu)成，所述激光加工子系統(tǒng)具有一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的雙凹型透鏡和彎月型透鏡構(gòu)成的擴(kuò)束鏡以及一由沿光線(xiàn)入射方向依次設(shè)置的彎月型透鏡、雙凸型透鏡、彎月型透鏡和彎月型透鏡構(gòu)成的聚焦鏡，所述擴(kuò)束鏡與聚焦鏡之間設(shè)有第一雙色鏡，波長(zhǎng)為355nm的紫外激光先后經(jīng)所述擴(kuò)束鏡和聚焦鏡聚焦于工件時(shí)，所述擴(kuò)束鏡的擴(kuò)束倍數(shù)為六倍，所述聚焦鏡的焦距為20mm。本發(fā)明通過(guò)監(jiān)控子系統(tǒng)對(duì)工件的加工情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以提高加工精度，實(shí)現(xiàn)超精細(xì)加工，尤可應(yīng)用于LCD修復(fù)。
文檔編號(hào)G02B27/00GK102310264SQ20101021562
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者周朝明, 李家英, 高云峰 申請(qǐng)人:深圳市大族激光科技股份有限公司