[实用新型]大视场紫外激光F‑theta扫描场镜及光学扫描系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种大视场紫外激光F-theta扫描场镜及基于该场镜的光学扫描系统。

背景技术

随着激光加工的不断发展，对激光加工设备的要求越来越高，不仅体现在加工效率上，还要求加工出来的线条越来越精细。波长λ＝1064nm、532nm的激光已不能满足相关加工要求。为了达到更加精细、清晰的加工效果，使用短波紫外激光，可使其聚焦光斑极小，如下式所示：

艾里斑直径δ＝2.44×λ/F^#

由上式可以看出，在使用相同的F^#的扫描场镜时，使用激光波长λ＝355nm时，其艾里斑直径δ比使用1064nm、532nm波长的激光会更小。因此，使用配备355nm 激光的激光加工设备，无论是打孔、划线、还是切割，都会比配备532nm或者1064nm 激光效果更好，线条更精细。目前紫外加工主要是用于超精细打标、特殊材料打标和精确划线等。如在食品、医药包装材料上打标、打微孔，在柔性PCB板上打标、切割划片，对金属或非金属镀层进行去除，在硅晶圆片上进行微孔、盲孔加工等。

在使用F-theta扫描场镜进行工作时，如果扫描场镜的视场比较小，在不移动加工件或工作台情况下，一次性加工比较小的视场范围，如果要加工较大的零件，需要移动工件或工作台，严重降低了加工效率和加工精度。专利CN 101846790A 中所述的F-theta扫描场镜，是一款355nm的扫描场镜，但该扫描场镜的视场只有 50mm x 50mm，无法克服上述的加工范围比较小所带来的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种大视场紫外激光F-theta扫描场镜及基于该场镜的光学扫描系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种大视场紫外激光F-theta扫描场镜，从激光入射方向开始，包括第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，其中所述的第一透镜为凹面朝向入射光侧的弯月负透镜，第二透镜为凹面朝向入射光侧的弯月正透镜，第三透镜凹面朝向入射光侧的弯月正透镜，第四透镜为双凸正透镜。

第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜的焦距与扫描场镜的焦距满足： -0.8＜f₁/f＜-0.2，1＜f₂/f＜2，0.5＜f₃/f＜1.2，1＜f₄/f＜2.5，优选，f₁/f＝-0.45，f₂/f＝1.475，f₃/f＝0.83，f₄/f＝1.64，其中，f₁为第一透镜的焦距，f₂为第二透镜的焦距，f₃为第三透镜的焦距，f₄为第四透镜的焦距， f为扫描场镜的焦距。

第一透镜的第一面曲率半径满足：-70mm＜R₁＜-20mm，优选为R₁＝-46.39mm， R₁为第一透镜的第一面曲率半径。

第一透镜的两个球面S₁和S₂，其曲率半径分别为-46.39mm和-317.26mm，第一透镜的中心厚度为3.31mm，材料为熔石英玻璃，其折射率为N_d＝1.46，阿贝数 V_d为68；

第二透镜的两个球面S₃和S₄，其曲率半径分别为-117.21mm和-74.7mm，第二透镜的中心厚度为19.79mm，材料为熔石英玻璃，其折射率为N_d＝1.46，阿贝数 V_d为68；

第三透镜的两个球面S₅和S₆，其曲率半径分别为-441.84mm和-83.26mm，第三透镜的中心厚度为15.37mm，材料为熔石英玻璃，其折射率为N_d＝1.46，阿贝数V_d为68；

第四透镜的两个球面S₇和S₈，其曲率半径分别为397.02mm和-397.02mm，第四透镜的中心厚度为11.05mm，材料为熔石英玻璃，其折射率为N_d＝1.46，阿贝数V_d为68。