1、常用激光光学元器件介绍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。器件分类器件分类普通元件全反镜片全反镜片分光镜片分光镜片扩束镜扩束镜聚焦镜聚焦镜滤光片滤光片保护窗口保护窗口偏振元件偏振元件波片波片布儒斯特镜布儒斯特镜起偏器起偏器分光棱镜分光棱镜其它元件其它元件分光光栅分光光栅整形镜片整形镜片倍频晶体倍频晶体激光晶体激光晶体主要内容主要内容1.光路转折系统光路转折系统2.聚焦系统聚焦系统3.保护系统保护系统4.偏振器件及其它偏振器件及其它5.元器件清洁元器件清洁6.聚焦透镜聚焦透镜1、光路
2、转折系统、光路转折系统HG7老光路老光路HG7新光路新光路重要参数：重要参数：1.透射率及反射率透射率及反射率2.平面度平面度3.激光损伤阈值激光损伤阈值4.镜片材料镜片材料5.厚度厚度2、聚焦系统、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：spot sizetotal=spot sizediffraction+spot sizeaberration=2324fkDDfM 一般情况下，我们忽视像差的影响，那一般情况下，我们忽视像差的影响，那么光束质量么光束质量M2越接近越接近1，焦距，焦距f越小，入射越小，入射光斑光斑D越大，聚焦光斑越小越大，聚焦光斑越小衍射对聚焦光斑的影响
3、衍射对聚焦光斑的影响设计光斑与实际光斑设计光斑与实际光斑焦点处的实际光束情况焦点处的实际光束情况M2对光斑大小的影响对光斑大小的影响2.1 扩束镜扩束镜扩束镜的作用扩束镜的作用 1.增加光斑直径，减小发散角，增加光斑直径，减小发散角，使聚焦光斑变小使聚焦光斑变小 2.减小光斑的能量密度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、开普勒式伽利略式、开普勒式伽利略系统伽利略系统开普勒系统开普勒系统扩束镜的设计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。角
4、的，要求平行光进，平行光出。2.2 聚焦透镜聚焦透镜f-透镜，又称场镜，通常由三到五透镜，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，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。有激光聚焦作用，用于激光微加工。平凸透镜平凸透镜双片聚焦双片聚焦多片扫描多片扫描三片聚焦三片聚焦2.3 常用聚焦透镜类型常用聚焦透镜类型2.光纤传导聚焦光纤传导聚焦光纤数值孔径：光纤数值孔径：光纤传导优势：光纤传导优势：把能量传输到需要的地方把能量传输到需要的地方
5、对入射光的光束质量进行整形对入射光的光束质量进行整形耦合要求：耦合要求：聚焦光斑聚焦光斑0.8光纤直径光纤直径 入射半角入射半角准直聚焦准直聚焦 出射光发散角出射光发散角2221sinnnnNA2准直镜焦距聚焦镜焦距光纤芯径聚焦光斑光学共轭关系光学共轭关系vD1为物方点大小，为物方点大小，L1为物方点到透镜距离为物方点到透镜距离 vD2为像方点大小，为像方点大小，L2为透镜到像点的距离为透镜到像点的距离v其它情况不变的情况下，其它情况不变的情况下，L1越大，越大，L2越小，越小，D2也越小。也越小。3、保护系统、保护系统聚焦镜保护玻璃聚焦镜保护玻璃 防止加工物体的飞溅物或烟尘直接污染透镜。防止
6、加工物体的飞溅物或烟尘直接污染透镜。设备防护镜片设备防护镜片 设备上的透明罩，用于观察并防激光辐射。设备上的透明罩，用于观察并防激光辐射。防护眼镜防护眼镜 保护眼睛直接被辐射。保护眼睛直接被辐射。滤光片滤光片 用于用于CCD前，防止加工物体反射回来的激光打伤前，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。，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，能看到透光辨别方法：对着光看，能看到什么颜色就是透什么颜色什么颜色就是透什么颜色注意：不可让激光直接透过注意：不可让激光直接透过有色玻璃滤光片有色玻璃滤光片干涉滤光片干涉滤光片4、偏振器件及其它、偏振器
7、件及其它偏振分光光路偏振分光光路激光具有线偏振特性激光具有线偏振特性激光的偏振会影响加工质量激光的偏振会影响加工质量4.1 偏振基础偏振基础分类：自然光、部分偏振光、线偏振光分类：自然光、部分偏振光、线偏振光偏振度偏振度P:线偏振光线偏振光ImaxIminminmaxminmaxIIIIP偏振方向与传播方向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，改变偏振态。波片比较薄，通常需要带支架。支架。零级胶合波片：相位延迟精度高（零级胶合波片：相
8、位延迟精度高（/300），但损伤阈值低。，但损伤阈值低。多级波片：相位延迟精度（多级波片：相位延迟精度（/100），但），但损伤阈值高。损伤阈值高。常用波片：常用波片：/2波片：或叫半波片，改变线偏振光的偏振方向波片：或叫半波片，改变线偏振光的偏振方向 /4波片：把线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光波片：把线偏振光变为圆偏振光或椭圆偏振光波片波片/2波片波片/4波片波片 偏振分光棱镜，又称偏振分光棱镜，又称PBS，把入，把入射光分为相互垂直并且偏振方向也相射光分为相互垂直并且偏振方向也相互垂直的两束光，能量跟入射光的偏互垂直的两束光，能量跟入射光的偏振有关。振有关。布儒斯特反射镜，反射掉一个方布
9、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。向的偏振光，透射另一方向偏振光。光栅：对入射光波的振幅或相光栅：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，具间周期性调制的光学元件，具有分光能力。有分光能力。整形镜：将高斯分布的光束整整形镜：将高斯分布的光束整形为其它分布形式的光束。形为其它分布形式的光束。倍频晶体：一种具有倍频效应倍频晶体：一种具有倍频效应的非线性晶体材料。的非线性晶体材料。5、元器件清洁、元器件清洁表面有灰的先用气吹斜着吹表面有灰的先用气吹斜着吹镜头液搭配：酒精镜头液搭配：酒精+乙醚（乙醚（1:1）特别脏的先用丙
10、酮擦拭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往一个方向擦，不可来回擦或绕圈擦刚粘上指印要马上擦刚粘上指印要马上擦用灯透射照明检查用灯透射照明检查EP:enter pupilEFL:effective focal length BFL:back focal length WD:working distance6、聚焦透镜、聚焦透镜spot size=Df4实际聚焦效果的影响实际聚焦效果的影响、入射光（直径或发散角以及、入射光（直径或发散角以及M2）与设计不一样与设计不一样、装配误差（偏心及透镜、装配误差（偏心及透镜间隔）间隔）、机械误差、机械误差、设计存在像差、设计存在像差、热影响、热影响、f-镜接圈镜接圈球差对焦点位置的影响球差对焦点位置的影响实际焦点处光斑实际焦点处光斑理论焦点处光斑理论焦点处光斑聚焦处示意图聚焦处示意图存在像差的光斑存在像差的光斑球差示意图球差示意图
