常用激光光学元器件介绍

波片
λ/2波片
λ/4波片
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。
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。 整形镜：将高斯分布的光束整 形为其它分布形式的光束。
其它元件
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
1、光路转折系统
HG7老光路
HG7新光路
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
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：
M^2对光斑大小的影响
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
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
倍频晶体：一种具有倍频效应 的非线性晶体材料。
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
6、聚焦透镜
EP: enter pupil
spot size=
4 f D
EFL: effective focal length
常用激光光学元器件介绍
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。
器件分类
全反镜片
分光镜片 普通元件 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
分光光栅 整形镜片 倍频晶体 激光晶体
聚焦光斑 聚焦镜焦距 ＝ 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， 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。
I max I min P I max I min
线偏振光 Imax
Imin
偏振方向与传播方向
波片：相位延迟器，使偏振光的两个垂直 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。 多级波片：相位延迟精度（ λ/100 ），但损 伤阈值高。 常用波片： λ/2波片：或叫半波片，改变线偏振光的偏振方向 λ/4波片：把线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光
4M 2 f kD3 2 spot sizetotal=spot sizediffraction+spot sizeaberration= D f
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
衍射对聚焦光斑的影响
焦点处的实际光束情况
设计光斑与实际光斑
存在像差的光斑
理论焦点处光斑
BFL: back focal length
WD: working distance
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
实际焦点处光斑
聚焦处示意图
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。
2.3 常用聚焦透镜类型
平凸透镜
双片聚焦
三片聚焦 多片扫描
2.４ 光纤传导聚焦
2 2 光纤数值孔径： NA n sin n1 n2 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
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
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
Fra Baidu bibliotek.1 偏振基础
分类：自然光、部分偏振光、线偏振光 偏振度P: