355nm F-theta紫外场镜光路构造装置

技术领域

本发明涉及激光打标、刻蚀等激光加工领域，具体地，涉及一种355nm F-theta紫外场镜光路构造装置。

背景技术

355nm紫外激光由于热效应小，在硅晶圆片、薄片陶瓷，以及纺织品、聚合物薄膜等一些特殊材料打标、刻蚀领域展现出很大优势，紫外场镜的设计受到光学材料透过效率影响较大，大光束直径、大扫描视场、低F-theta畸变场镜是此领域的难点。

现有F-theta紫外场镜光路多采用(-+++)四片透镜部件构型。经检索，专利文献CN101236291 A和专利文献CN105527706 A各自公开了代表的光路构型，其光束入射方向第一透镜部件多采用双凹透镜部件，第四透镜部件为双凸或平凸透镜部件，该光路构型光束经过第一透镜部件后发散角较大，第四透镜部件焦距较短，不利于实现场曲和像差控制。专利文献CN207181801 U公开了一种(-++)三片透镜部件构型，光束入射方向第一透镜部件为凸凹透镜部件的355nm紫外场镜，但是由于仅使用三片透镜部件，其像差较大，因此采用平板保护玻璃进行进一步像差修正，该构型像差和F-theta畸变依然难以得到理想控制，实施中采用的Nd/Vd＝1.52/1.64平板玻璃具有光吸收较强、热稳定性差等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种355nm F-theta紫外场镜光路构造装置。

根据本发明提供的一种355nm F-theta紫外场镜光路构造装置，包括：第一透镜部件、第二透镜部件、第三透镜部件、第四透镜部件、入射光阑以及聚焦平面；所述第一透镜部件采用凸向聚焦平面的凸凹透镜；所述第二透镜部件采用凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜；所述第三透镜部件采用凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜；所述第四透镜部件采用凸向激光入射方向的弯月形凹凸透镜；所述入射光阑、第一透镜部件、第二透镜部件、第三透镜部件、第四透镜部件依次设置于355nm F-theta紫外场镜光路构造装置中。

优选地，还包括：聚焦平面；

所述聚焦平面设置于第四透镜部件的后方。

优选地，所述第一透镜部件的焦距f1与扫描场镜焦距f的比值f1/f的取值如下：

-0.41≤f1/f≤-0.28；

优选地，所述第一材料折射率Nd1的取值如下：

1.45≤Nd1≤1.51；

优选地，所述第一阿贝尔系数Vd1的取值如下：

54≤Vd1≤70。

优选地，所述第二透镜部件的光焦度f2与扫描场镜焦距f的比值f2/f的取值如下：

0.85≤f2/f≤1.2；

所述第二材料折射率Nd2的取值如下：

1.45≤Nd2≤1.53；

所述第二阿贝尔系数Vd2的取值如下：

54≤Vd2≤70。

优选地，所述第三透镜部件的光焦度f3与扫描场镜焦距f的比值f3/f的取值如下：

0.45≤f3/f≤0.86。

所述第三材料折射率Nd3的取值如下：

1.45≤Nd3≤1.53；

所述第三阿贝尔系数Vd3的取值如下：

54≤Vd3≤70。

优选地，所述第四透镜部件的光焦度f4与扫描场镜焦距f的比值f4/f的取值如下：

1.72≤f4/f≤3.45。

优选地，所述第四材料折射率Nd4的取值如下：

1.45≤Nd4≤1.53；

所述第四阿贝尔系数Vd4的取值如下：

1.45≤Nd4≤1.53。

355nm F-theta紫外场镜光路的构造波长为355nm,构造焦距为290mm时，入射光束直径最大允许值不小于12mm，扫描角度不小于±25度，扫描范围大于252mm，且入射光阑距离第一镜片中心距离为15mm-55mm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的355nm F-theta紫外场镜通过合理的光路构型，在有效保证入射光束直径的情况下，实现了大视场、高质量扫描，

2、本发明在焦距为290mm时，允许最大光束直径超过12mm，扫描角度为±25度，扫描范围大于252mm，F-theta畸变小于0.1％,光斑尺寸接近衍射极限；

3、本发明结构合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的355nm F-theta紫外场镜光路结构图。

图2为本发明提供的355nm F-theta紫外场镜光路调制传递函数图。

图3为本发明提供的355nm F-theta紫外场镜光路仿真点列图。

图4为本发明提供的355nm F-theta紫外场镜光路场曲和F-theta畸变图。

图中所示：

入射光阑1 第三透镜部件4

第一透镜部件2 第四透镜部件5

第二透镜部件3 聚焦平面6

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一种355nm F-theta紫外场镜光路结构，具体如下：

所述的355nm F-theta紫外场镜，其特征在于，设计波长为355nm,设计焦距为290mm，入射光束直径设计值为12mm，设计扫描角度±25度，且入射光阑(振镜位置)距离第一镜片中心距离为15mm-55mm。

所述的355nm F-theta紫外场镜光路，第一透镜部件(2)为凸向聚焦平面的凸凹透镜部件，第二透镜部件(3)、第三透镜部件(4)为凸向聚焦平面的弯月形凹凸透镜部件，第四透镜部件(5)为凸向激光入射方向的弯月形凹凸透镜部件

第一透镜部件(2)的焦距f1与扫描场镜焦距f的比值f1/f、材料折射率Nd1、阿贝尔系数Vd1分别如下：

-0.41≤f1/f≤-0.28,1.45≤Nd1≤1.51，54≤Vd1≤70；

第二透镜部件(3)的光焦度f2与扫描场镜焦距f的比值f2/f、材料折射率Nd2、阿贝尔系数Vd2分别如下：

0.85≤f2/f≤1.2,1.45≤Nd2≤1.53，54≤Vd2≤70；

第三透镜部件(4)的光焦度f3与扫描场镜焦距f的比值f3/f、材料折射率Nd3、阿贝尔系数Vd3分别如下：

0.45≤f3/f≤0.86,1.45≤Nd3≤1.53，54≤Vd3≤70；

第四透镜部件(5)的光焦度f4与扫描场镜焦距f的比值f4/f、材料折射率Nd4、阿贝尔系数Vd4满足：

1.72≤f4/f≤3.45,1.45≤Nd4≤1.53，54≤Vd4≤70；

本发明提供的各透镜部件，即透镜部件组件中各个透镜部件的曲面半径R，厚度T，材料折射率Nd，阿贝尔系数Vd，如下表所示：

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。