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半导体激光打标机激光扫描系统的激光聚焦原理

日期:2015-12-15 来源:新特光电 点击数:

半导体激光打标机所采用的激光扫描系统通常需要辅以合适的聚焦系统才能工作。根据聚焦物镜在整个光学系统中的不同位里,振镜式激光扫描通常可分为物镜前扫描和物镜后扫描。物镜前扫描方式二般采用F-Theta透镜作为聚焦物镜,其聚焦面为一个平面,在焦平面上的光斑大小一致;物镜后扫描方式可采用普通物镜聚焦或采用动态聚焦方式.根据实际工作面大小以及聚焦要求进行选择。    

在进行激光打标机小幅面扫描时,一般采用聚焦透镜为F-Theta镜的物镜前扫描方式.而在需要扫描较大幅面的工作场时,一般采用动态聚焦方式的物镜后扫描方式。物镜前扫描方式激光束被扩束后,经扫描系统偏转后进人F-Theta透镜,由F-Theta透镜将激光束会聚在工作平面上,即为物镜前扫描。 

近似平行的人射光束经过F-Theta透镜后聚焦于工作面上。F-Theta透镜聚焦为平面聚焦,激光束聚焦光斑在整个工作面内大小一致。通过改变人射激光束与F-Theta透镜轴线之间的夹角0来改变工作面上焦点的坐标。    

工作面较小时,采用F-Theta透镜一般可以满足要求。相对于采用动态聚焦方式的物镜后扫描方式,激光打标机物镜前扫描方式结构简单紧凑,成本低廉,而且能够保证在工作面内的聚焦光斑大小一致。但是当工作面较大时,使用F-Theta透镜就不再合适了。首先,设计和制造具有较大工作面积的F-Theta透镜成本很高;其次,具有较大工作面积的F-Theta透镜其焦距都较长。这将对其应用造成很大的困难;第三,由于焦距的拉长,其焦平面上的光斑变大,同时,工作面上扫描图形的崎变变大,甚至无法通过校正来满足枯度要求.导致无法满足应用的要求。     

激光束被扩束后,先经过聚焦系统形成会聚光束,激光打标机再通过扫描系统的偏转,形成工作面上的扫描点,即为物镜后扫描。当采用静态聚焦方式时,漱光束经过扫描系统后的聚焦面为一个球面,如果以工作面中心为聚焦面与工作面的相切点,则越远离工作面中心,工作面上扫描点的离焦误差越大。

如果在整个工作面内扫描的离焦误差可控制在策焦深度范圈之内,侧可以采用静态班焦方式。例如在小工作面的萦外光固化快速成形装备中.采用长浪焦方式.能够在保证滚焦光斑较小的情况下,整个工作面内的扫描点的离焦误差在获焦深度范圈之内。面在选择性激光烧结快速成形装备中.一般采用CO2激光器.波长较长.很难在较小光斑情况下取得大的聚焦深度,所以在扫描幅面较大时一般采用动态滚焦方式。动态聚焦系统一般由一个可移动的策焦镜和静止的物镜组成。物镜将聚焦镜的调节作用进行放大.激光打标机从而实现在整个工作面内将扫描点的聚焦光斑控制在一定范图之内。