扫描振镜的加工范围,聚焦光斑的约束因素,场镜 ,扩束镜 ,fθ透镜.pdf

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1、扫描振镜加工范围和聚焦光斑的约束因素（扩束镜，扫描场镜，fθ透镜）总结一下自己在公司一年多来的知识积累，可能有些地方理解的不准确，还望各位能人志士海涵和指正。首先提出几个问题：⒈扫描振镜的典型性能指标是什么？答案：加工范围、加工精度、聚焦光斑尺寸⒉加工范围有哪些因素影响？答案：①扫描场镜（fθ透镜）②加工图样失真的软件校正算法（典型的有9点校正和25点校正）③振镜最大偏转角度（不漏光）⒊聚焦光斑尺寸有受哪些因素影响？ସλ୫మ୤答案：Φൌπ公式说明：①Φ‐为聚焦光斑尺寸②λ‐为激光波长③mଶ‐由你的激光器决定，评价光束质量好坏的参数（BPP也是，它是由远场发散角和束腰宽

2、度乘积决定）④f‐扫描场镜的焦距（典型f254，f100）⑤π‐常数⑥d‐进入振镜的光束宽度（现在普遍集中在20‐50mm之间）在这里要补充说明一些东西，一些对激光扫描不是非常理解的人常会有这样的疑惑，就是听别人说，准直镜焦距越长，那么聚焦光越小，一般来讲这句话没什么问题，但是很不严谨。给你们举个例子，A公司的准直镜焦距为150，B公司的准直镜焦距为100，是不是说A公司的场镜聚焦光斑一定比B公司的要大呢？我要说这不一定。请看以下分析：准直镜焦点光纤出射光发散角图1①从透镜焦点发出的光经透镜后为平行光（这个如果不知道就有点说不过去了），光纤头就安装在这个位置，纤芯直径

3、就相当于此时的焦点的大小，所里平行光也不是绝对的平行。②光纤出射光的发散角由两方面的因素影响，一是激光入射光耦合到光纤前的角度。见下图2耦合点正好位于光纤纤芯处近似等于YAG棒直径光纤耦合单元图2这里还要提一点光纤的数值孔径：有很多人对这个数值孔径（NA）不理解，下面稍加分析：NA=n଴sinφ，φ越大说明光纤导光能力越强，一般光纤位于空气中（n଴ൌ1），NA一般在0.14‐0.5之间。至此我们可以回到最初的疑问上面去：准直镜焦距是否越大，光斑就越小。两家不同的公司，光纤，光束发散角什么的我们一概不知，最后经过准直镜到达振镜的通光口径到底是多少我们都不知道。而我们知道

4、，聚焦光斑的大小就是取决于通光口径的大小（在其他条件相同的情况下）补充：很多厂家为了降低成本，准直镜的镜片都只采用了一块平凸，我们知道单镜片是存在像差的，在这里主要的影响因素是球差（不明白的查阅光学设计有关像差的知识），也就是焦点不再是一个点了，而是一个有尺寸大小的斑点了，那么从光纤的纤芯出射的光不再是平行光了。这样是不利于激光聚焦的。⒋加工精度有受哪些因素影响？答案：总的说来它是由加工范围和聚焦光斑尺寸的影响因素共同决定的⒌扫描场镜原理：L=f*θ（里面学问大着呢，自己上网查资料学习吧，好的场镜一个几万块scanlab为代表）武汉新特光电技术有限公司激光扩束镜扩束镜

5、是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从激光器发出的激光束具有一定的发散角，对于激光加工来说，只有通过扩束束镜的调节使激光光束变为准直（平行）光束，才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑；在激光测距中，必须通过扩束镜最大限度地改善激光的准直度才能得到理想的远距离测量效果；通过扩束镜能改变光束直径以便用于不同的光学仪器设备；扩束镜配合空间滤光片使用则可以使非对称光束分布变为对称分布，并使光能量分布更加均匀。最通用的扩束镜起源于伽利略望远镜，通常包括一个输入负透镜和一个输出正透镜。输入镜将一个虚焦点光束传送给输出镜，两个透镜是虚共焦结构。一般小于20倍的扩束镜都用该原

6、理制造，因为它简单、体积小、价格也低。尽可能的该扩束镜设计成小的球面相差、低的波前变形和消色差。它的局限性在于不能容纳空间滤波或者进行大倍率的扩束。如右图所示，输入镜将入射的激光束聚焦在前焦平面上（虚焦点），新的束腰ω′0和发散角θ′为′f1λω=(1)0ππω和2λθ′=(2)πω′02⎛lλ⎞ω()l=ω01+⎜2⎟(3)⎝ππω0⎠式中ω(l)为入射激光束在入射镜上光束半径，l是入射激光束腰与入射镜的距离，f1是输入镜的焦距。因为ω0′落在输出镜的后焦平面上上，并且输出镜的焦距f2大于输入镜的焦距，高斯光束将被扩束镜准直。准直倍率如下：2θ⎛lλ⎞T==+T11

7、⎜2⎟(4)θ′′⎝πω0⎠式中T1=f2/f1，θ和ω0是入射光束的发散角和束腰。经过扩束镜后，束腰ω″0和发散角θ″″为″λω=f(5)0′2πω0和θθ′′=(6)T地址：中国武汉东湖高新技术开发区光谷大道凌家山南路1号华科科技园4楼电话：+86（027）51773388/3399传真：+86（027）51773389网址：www.518168.cn（中文）www.sintecoptronics.cn（English）武汉新特光电技术有限公司将(1)式代入(5)得到″ω=Tlω()(7)01从(4)至(7)式可以看出，扩束倍数和准直倍率不仅与扩