常用激光光学元器件介绍

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主要内容
1.光路转折系统 2.聚焦系统 3.保护系统 4.偏振器件及其它 5.元器件清洁 6.聚焦透镜
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1、光路转折系统
HG7老光路
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HG7新光路
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Baidu Nhomakorabea
重要参数： 1.透射率及反射率 2.平面度 3.激光损伤阈值 4.镜片材料 5.厚度
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2、聚焦系统
聚焦系统有个很重要的参数，即聚焦光 斑大小，公式为：
D2也越小。
3、保护系统
聚焦镜保护玻璃 防止加工物体的飞溅物或烟尘直接污染透镜。
设备防护镜片 设备上的透明罩，用于观察并防激光辐射。
防护眼镜 保护眼睛直接被辐射。
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滤光片 用于CCD前，防止加工物体反射回来的激光打伤
CCD，并且使物体加工过程中仍有清晰的图像。 透光辨别方法：对着光看，能看到
什么颜色就是透什么颜色 注意：不可让激光直接透过
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有色玻璃滤光片 干涉滤光片
4、偏振器件及其它
激光具有线偏振特性 激光的偏振会影响加工质量
偏振分光光路
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4.1 偏振基础
分类：自然光、部分偏振光、线偏振光
偏振度P:
P I max I min I m ax I m in
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偏振方向与传播方向
spot sizetotal=spot sizediffraction+spot sizeaberration=
4M 2 f D
k D3 f2
一般情况下，我们忽视像差的影响，那 么光束质量M2越接近1，焦距f越小，入射光 斑D越大，聚焦光斑越小
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衍射对聚焦光斑的影响
焦点处的实际光束情况 M^2对光斑大小的影响
线偏振光 Imax
Imin
波片：相位延迟器，使偏振光的两个垂直
波片
的线偏振光之间产生一个相对的相位延迟
，改变偏振态。波片比较薄，通常需要带
支架。
零级胶合波片：相位延迟精度高（λ/300） ，但损伤阈值低。
λ/2波片
多级波片：相位延迟精度（ λ/100 ），但损 伤阈值高。
λ/4波片
常用波片：
λ/2波片：或叫半波片L，O改G变O线偏振光的偏振方向
光纤传导优势： 把能量传输到需要的地方 对入射光的光束质量进行整形
耦合要求： 聚焦光斑<0.8光纤直径
入射半角<
准直聚焦
出射光发散角＝ 2
聚焦光斑 ＝聚焦镜焦距 LOGO
光纤芯径 准直镜焦距
光学共轭关系
❖ D1为物方点大小，L1为物方点到透镜距离 ❖ D2为像方点大小，L2为透镜到像点的距离 ❖ 其它情况不变的情况下，L1越大，L2越小，
设计光斑与实际光斑
2.1 扩束镜
扩束镜的作用 1.增加光斑直径，减小发散角， 使聚焦光斑变小 2.减小光斑的能量密度
扩束镜可视为倒置望远镜，按扩束原理分为两种 伽利略式、开普勒式
伽利略系统
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开普勒系统
扩束镜的设计
扩束镜在设计的过程中，是不考虑激光器发散 角的，要求平行光进，平行光出。
2.2 聚焦透镜
常用激光光学元器件介绍
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目的及意义
光学元器件是激光设备的重要组成部分之 一，直接影响激光加工的效果。
希望同事们结合平时的经验对光学元器件 有进一步的理解。
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器件分类
普通元件
全反镜片
分光镜片 扩束镜 聚焦镜 滤光片 保护窗口
偏振元件
波片 布儒斯特镜
起偏器 分光棱镜
其它元件
分光光栅 整形镜片 倍频晶体 激光晶体
spot size= 4f D
实际聚焦效果的影响 １、入射光（直径或发散角以及M2）
与设计不一样
２、装配误差（偏心及透镜 间隔）
３、机械误差
４、设计存在像差
５、热影响
６、f-θ镜接圈
球差对焦点位置的影响
球差示意图 存在像差的光斑
聚焦处示意图
实际焦点处光斑 理论焦点处光斑
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f-θ透镜，又称场镜，通常由三到五 片单透镜组合而成，用于激光扫瞄
显微聚焦镜：外形跟显微物镜相似， 不仅具有显微物镜放大的作用，还具 有激光聚焦作用，用于激光微加工。
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2.3 常用聚焦透镜类型
平凸透镜
双片聚焦
三片聚焦
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多片扫描
2.４ 光纤传导聚焦
光纤数值孔径： NA nsin n12 n22
整形镜：将高斯分布的光束整 形为其它分布形式的光束。
倍频晶体：一种具有倍频效应 的非线性晶体材料。
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5、元器件清洁
表面有灰的先用气吹斜着吹 镜头液搭配：酒精+乙醚（1:1） 特别脏的先用丙酮擦拭 往一个方向擦，不可来回擦或绕圈擦 刚粘上指印要马上擦 用灯透射照明检查
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6、聚焦透镜
EP: enter pupil EFL: effective focal length BFL: back focal length WD: working distance
λ/4波片：把线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光
布儒斯特反射镜，反射掉一个方 向的偏振光，透射另一方向偏振光。
偏振分光棱镜，又称PBS，把入 射光分为相互垂直并且偏振方向也相 互垂直的两束光，能量跟入射光的偏 振有关。
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光栅：对入射光波的振幅或相 位或同时对振幅和相位进行空 间周期性调制的光学元件，具 有分光能力。