专利名称：紫外激光应用光学系统的制作方法
技术领域：
本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种紫外激光应用光学系统。
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，它们对激光的波长都有特殊的要求。波长为1064nm 或532nm的激光已不适用于某些材料的加工；还有些材料即使能用波长为1064nm或532nm 的激光进行加工，但加工效果不够精细、清晰。目前正在兴起的一种波长为355nm的紫外激光，该紫外激光可适应某些特殊介质 (材料)的放大吸收。跟波长为1064nm或532nm的激光相比，波长为355nm的紫外激光有更小的弥散圆和更高的分辨率，聚焦光斑极小，加工热影响区微乎其微。因此，紫外激光可以做到精细加工，工件加工的效果更精细、清晰，效率更高。然而，现有紫外激光应用光学系统加工精度低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种紫外激光应用光学系统，旨在解决现有紫外激光应用光学系统加工精度低的问题。本发明实施例是这样实现的，一种紫外激光应用光学系统，包括激光加工子系统和与所述激光加工子系统同轴的监控子系统；所述激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的第一透镜和第二透镜构成的扩束镜以及一由沿光线入射方向依次设置的第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜构成的聚焦镜，所述扩束镜与聚焦镜之间设有第一双色镜；所述第一透镜为双凹型透镜，所述第二透镜和第三透镜均为曲面向着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第四透镜为双凸型透镜，所述第五透镜和第六透镜均为曲面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜；波长为355nm的紫外激光先后经所述扩束镜和聚焦镜聚焦于工件时，所述扩束镜的扩束倍数为六倍，所述聚焦镜的焦距为20mm。本发明实施例提供的紫外激光应用光学系统由激光加工子系统和与激光加工子系统同轴的监控子系统构成，其中激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的双凹型透镜和弯月型透镜构成的扩束镜以及一由沿光线入射方向依次设置的弯月型透镜、双凸型透镜、弯月型透镜和弯月型透镜构成的聚焦镜，监控子系统对工件的加工情况进行实时监控，以提高加工精度，实现超精细加工，尤可应用于LCD修复。
图1是本发明实施例提供的紫外激光应用光学系统的结构示意图；图2是本发明实施例提供的激光加工子系统的结构示意图3是本发明实施例提供的激光加工子系统的弥散斑图；图4是本发明实施例提供的激光加工子系统的能量集中度图；图5是本发明实施例提供的激光加工子系统的光学传递函数MTF图；图6是本发明实施例提供的监控子系统的结构示意图；图7是本发明实施例提供的监控子系统的弥散斑图；图8是本发明实施例提供的监控子系统的能量集中度图；图9是本发明实施例提供的监控子系统的光学传递函数MTF图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明实施例提供的紫外激光应用光学系统由激光加工子系统和与激光加工子系统同轴的监控子系统构成，其中激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的双凹型透镜和弯月型透镜构成的扩束镜以及一由沿光线入射方向依次设置的弯月型透镜、双凸型透镜、弯月型透镜和弯月型透镜构成的聚焦镜，监控子系统对工件的加工情况进行实时监控，以提高加工精度。本发明实施例提供的紫外激光应用光学系统包括激光加工子系统和与所述激光加工子系统同轴的监控子系统；所述激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的第一透镜和第二透镜构成的扩束镜以及一由沿光线入射方向依次设置的第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜构成的聚焦镜，所述扩束镜与聚焦镜之间设有第一双色镜；所述第一透镜为双凹型透镜，所述第二透镜和第三透镜均为曲面向着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第四透镜为双凸型透镜，所述第五透镜和第六透镜均为曲面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜；波长为355nm的紫外激光先后经所述扩束镜和聚焦镜聚焦于工件时， 所述扩束镜的扩束倍数为六倍，所述聚焦镜的焦距为20mm。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。图1示出了本实施例提供的紫外激光应用光学系统的结构，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图1所示，本发明实施例提供的紫外激光应用光学系统包括激光加工子系统和监控子系统，监控子系统与激光加工子系统同轴。激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的第一透镜11和第二透镜12构成的扩束镜1以及一由沿光线入射方向依次设置的第三透镜23、第四透镜对、第五透镜25和第六透镜沈构成的聚焦镜2，扩束镜1与聚焦镜2之间设有第一双色镜3。请参见下表，下表为激光加工子系统中各透镜的光学参数，其中所有参数值的公差均不超过各自期望值的5%。
权利要求
1.一种紫外激光应用光学系统，包括激光加工子系统和与所述激光加工子系统同轴的监控子系统，其特征在于，所述激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的第一透镜和第二透镜构成的扩束镜以及一由沿光线入射方向依次设置的第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜构成的聚焦镜，所述扩束镜与聚焦镜之间设有第一双色镜；所述第一透镜为双凹型透镜，所述第二透镜和第三透镜均为曲面向着光线入射方向弯曲的弯月型透镜，所述第四透镜为双凸型透镜，所述第五透镜和第六透镜均为曲面背着光线入射方向弯曲的弯月型透镜；波长为355nm的紫外激光先后经所述扩束镜和聚焦镜聚焦于工件时，所述扩束镜的扩束倍数为六倍，所述聚焦镜的焦距为20mm。
2.如权利要求1所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述监控子系统包括 监控光源；用于将所述监控光源发出的监控光反射至所述第一双色镜并使所述监控光与紫外激光同轴的第二双色镜；以及用于接收返回的监控光的成像监控装置；所述第二双色镜对所述监控光半反半透，所述第一双色镜对所述监控光高透，对所述紫外激光高反。
3.如权利要求1所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述第一透镜具有第一曲面Sl和第二曲面S2，所述第一曲面Sl的曲率半径Rl的期望值为-19mm，所述第二曲面 S2的曲率半径R2的期望值为4. 2mm ；所述第二透镜具有第三曲面S3和第四曲面S4,所述第三曲面S3的曲率半径R3的期望值为-60mm，所述第四曲面S4的曲率半径R4的期望值为-9. 6mm ；所述第三透镜具有第五曲面S5和第六曲面S6，所述第五曲面S5的曲率半径R5的期望值为-16mm，所述第六曲面S6的曲率半径R6的期望值为-22mm ；所述第四透镜具有第七曲面S7和第八曲面S8，所述第七曲面S7的曲率半径R7的期望值为56. 5mm，所述第八曲面S8的曲率半径R8的期望值为-48mm ；所述第五透镜具有第九曲面S9和第十曲面S10，所述第九曲面S9的曲率半径R9的期望值为22mm，所述第十曲面SlO的曲率半径RlO的期望值为205mm ；所述第六透镜具有第十一曲面Sll和第十二曲面S12，所述第十一曲面Sll的曲率半径 Rll的期望值为14mm，所述第十二曲面S12的曲率半径R12的期望值为30mm ； 各曲率半径的公差均不超过各自期望值的5%。
4.如权利要求3所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述第一透镜在光轴上的中心厚度dl的期望值为1mm，所述第二透镜在光轴上的中心厚度d3的期望值为1. 6mm, 所述第三透镜在光轴上的中心厚度d5的期望值为1. 5mm，所述第四透镜在光轴上的中心厚度d7的期望值为1. 5mm，所述第五透镜在光轴上的中心厚度d9的期望值为1. 5mm，所述第六透镜在光轴上的中心厚度dll的期望值为1.5mm，各中心厚度的公差均不超过各自期望值的5%。
5.如权利要求4所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述第二曲面S2与第三曲面S3的面间隔d2的期望值为11mm，所述第六曲面S6与第七曲面S7的面间隔d6的期望值为0. 1mm，所述第八曲面S8与第九曲面S9的面间隔d8的期望值为0. 1mm，所述第十曲面 SlO与第十一曲面Sll的面间隔dlO的期望值为0. 1mm，各面间隔的公差均不超过各自期望值的5%。
6.如权利要求5所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，各透镜的材料Nd:Vd的期望值均为1. 46/68，其中Nd表示所述透镜的材料在波长λ = 355nm的d线处的折射率，Vd 表示所述透镜的材料在波长λ = 355nm的d线处的阿贝数；各透镜的材料的公差均不超过各自期望值的5%。
7.如权利要求1所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述扩束镜允许的最大入射光直径为1. 5mm，所述聚焦镜的入瞳直径D为10mm。
8.如权利要求2所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述监控光源为绿光 LED，所述成像监控装置由C⑶及与所述CXD电连接的监控屏构成。
9.如权利要求8所述的紫外激光应用光学系统，其特征在于，所述监控光源与第二双色镜之间设有第一滤光片，所述第二双色镜与成像监控装置之间设有第二滤光片。
全文摘要
本发明适用于激光加工领域，提供了一种紫外激光应用光学系统，所述紫外激光应用光学系统由激光加工子系统和与所述激光加工子系统同轴的监控子系统构成，所述激光加工子系统具有一由沿光线入射方向依次设置的双凹型透镜和弯月型透镜构成的扩束镜以及一由沿光线入射方向依次设置的弯月型透镜、双凸型透镜、弯月型透镜和弯月型透镜构成的聚焦镜，所述扩束镜与聚焦镜之间设有第一双色镜，波长为355nm的紫外激光先后经所述扩束镜和聚焦镜聚焦于工件时，所述扩束镜的扩束倍数为六倍，所述聚焦镜的焦距为20mm。本发明通过监控子系统对工件的加工情况进行实时监控，以提高加工精度，实现超精细加工，尤可应用于LCD修复。
文档编号G02B27/00GK102310264SQ20101021562
公开日2012年1月11日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者周朝明, 李家英, 高云峰 申请人:深圳市大族激光科技股份有限公司