常用激光光學(xué)元器件介紹

關(guān)于常用激光光學(xué)元器件介紹目的及意義

光學(xué)元器件是激光設(shè)備的重要組成部分之一，直接影響激光加工的效果。希望同事們結(jié)合平時(shí)的經(jīng)驗(yàn)對光學(xué)元器件有進(jìn)一步的理解。第2頁,共27頁，2024年2月25日，星期天器件分類普通元件全反鏡片分光鏡片擴(kuò)束鏡聚焦鏡濾光片保護(hù)窗口偏振元件波片布儒斯特鏡起偏器分光棱鏡其它元件分光光柵整形鏡片倍頻晶體激光晶體第3頁,共27頁，2024年2月25日，星期天主要內(nèi)容 1.光路轉(zhuǎn)折系統(tǒng)

2.聚焦系統(tǒng)

3.保護(hù)系統(tǒng)

4.偏振器件及其它

5.元器件清潔

6.聚焦透鏡第4頁,共27頁，2024年2月25日，星期天1、光路轉(zhuǎn)折系統(tǒng)HG7老光路HG7新光路第5頁,共27頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共27頁，2024年2月25日，星期天重要參數(shù)：

1.透射率及反射率

2.平面度

3.激光損傷閾值

4.鏡片材料

5.厚度第7頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2、聚焦系統(tǒng)

聚焦系統(tǒng)有個(gè)很重要的參數(shù)，即聚焦光斑大小，公式為：spotsizetotal=spotsizediffraction+spotsizeaberration=

一般情況下，我們忽視像差的影響，那么光束質(zhì)量M2越接近1，焦距f越小，入射光斑D越大，聚焦光斑越小第8頁,共27頁，2024年2月25日，星期天衍射對聚焦光斑的影響設(shè)計(jì)光斑與實(shí)際光斑焦點(diǎn)處的實(shí)際光束情況M^2對光斑大小的影響第9頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2.1擴(kuò)束鏡擴(kuò)束鏡的作用

1.增加光斑直徑，減小發(fā)散角，使聚焦光斑變小

2.減小光斑的能量密度擴(kuò)束鏡可視為倒置望遠(yuǎn)鏡，按擴(kuò)束原理分為兩種 伽利略式、開普勒式伽利略系統(tǒng)開普勒系統(tǒng)第10頁,共27頁，2024年2月25日，星期天擴(kuò)束鏡的設(shè)計(jì)擴(kuò)束鏡在設(shè)計(jì)的過程中，是不考慮激光器發(fā)散角的，要求平行光進(jìn)，平行光出。第11頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2.2聚焦透鏡f-θ透鏡，又稱場鏡，通常由三到五片單透鏡組合而成，用于激光掃瞄

顯微聚焦鏡：外形跟顯微物鏡相似，不僅具有顯微物鏡放大的作用，還具有激光聚焦作用，用于激光微加工。第12頁,共27頁，2024年2月25日，星期天平凸透鏡雙片聚焦多片掃描三片聚焦2.3常用聚焦透鏡類型第13頁,共27頁，2024年2月25日，星期天2.４光纖傳導(dǎo)聚焦光纖數(shù)值孔徑：光纖傳導(dǎo)優(yōu)勢：把能量傳輸?shù)叫枰牡胤綄θ肷涔獾墓馐|(zhì)量進(jìn)行整形耦合要求：聚焦光斑<0.8光纖直徑入射半角<準(zhǔn)直聚焦出射光發(fā)散角＝第14頁,共27頁，2024年2月25日，星期天光學(xué)共軛關(guān)系D1為物方點(diǎn)大小，L1為物方點(diǎn)到透鏡距離D2為像方點(diǎn)大小，L2為透鏡到像點(diǎn)的距離其它情況不變的情況下，L1越大，L2越小，D2也越小。第15頁,共27頁，2024年2月25日，星期天3、保護(hù)系統(tǒng)聚焦鏡保護(hù)玻璃防止加工物體的飛濺物或煙塵直接污染透鏡。設(shè)備防護(hù)鏡片設(shè)備上的透明罩，用于觀察并防激光輻射。防護(hù)眼鏡保護(hù)眼睛直接被輻射。第16頁,共27頁，2024年2月25日，星期天濾光片用于CCD前，防止加工物體反射回來的激光打傷CCD，并且使物體加工過程中仍有清晰的圖像。透光辨別方法：對著光看，能看到什么顏色就是透什么顏色注意：不可讓激光直接透過有色玻璃濾光片干涉濾光片第17頁,共27頁，2024年2月25日，星期天4、偏振器件及其它偏振分光光路激光具有線偏振特性激光的偏振會影響加工質(zhì)量第18頁,共27頁，2024年2月25日，星期天4.1偏振基礎(chǔ)分類：自然光、部分偏振光、線偏振光偏振度P:線偏振光ImaxImin偏振方向與傳播方向第19頁,共27頁，2024年2月25日，星期天波片：相位延遲器，使偏振光的兩個(gè)垂直的線偏振光之間產(chǎn)生一個(gè)相對的相位延遲，改變偏振態(tài)。波片比較薄，通常需要帶支架。零級膠合波片：相位延遲精度高（λ/300），但損傷閾值低。多級波片：相位延遲精度（λ/100），但損傷閾值高。常用波片：

λ/2波片：或叫半波片，改變線偏振光的偏振方向

λ/4波片：把線偏振光變?yōu)閳A偏振光或橢圓偏振光波片λ/2波片λ/4波片第20頁,共27頁，2024年2月25日，星期天

偏振分光棱鏡，又稱PBS，把入射光分為相互垂直并且偏振方向也相互垂直的兩束光，能量跟入射光的偏振有關(guān)。

布儒斯特反射鏡，反射掉一個(gè)方向的偏振光，透射另一方向偏振光。第21頁,共27頁，2024年2月25日，星期天光柵：對入射光波的振幅或相位或同時(shí)對振幅和相位進(jìn)行空間周期性調(diào)制的光學(xué)元件，具有分光能力。整形鏡：將高斯分布的光束整形為其它分布形式的光束。倍頻晶體：一種具有倍頻效應(yīng)的非線性晶體材料。第22頁,共27頁，2024年2月25日，星期天5、元器件清潔表面有灰的先用氣吹斜著吹鏡頭液搭配：酒精+乙醚（1:1）特別臟的先用丙酮擦拭往一個(gè)方向擦，不可來回擦或繞圈擦剛粘上指印要馬上擦用燈透射照明檢查第23頁,共27頁，2024年2月25日，星期天EP: enterpupilEFL: effectivefocallength

BFL: backfocallengthWD: workingdistance6、聚焦透鏡spotsize=第24頁,共27頁，2024年2月25日，星期天實(shí)際聚焦效果的影響１、入射光（直徑或發(fā)散角以及M2）與設(shè)計(jì)不一樣２、裝配誤差（偏心及透鏡間隔）３、機(jī)械誤差４、設(shè)計(jì)存在像差５、熱影響

６、f-θ鏡接圈第25頁,共