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大功率Nd：YAG激光振镜扫描系统的研究

作　者: 陈飞
导　师: 曾晓雁；李祥友
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 扫描振镜光学设计 F-THETA透镜激光加工
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

激光加工系统作为一种精确、可靠、高效率和近乎完美的加工工具,其开发和研制受到越来越广泛的关注。激光扫描振镜系统的引入,可以有效提高激光加工的效率,改善激光加工的质量。目前国内激光扫描振镜系统仍然停留在小功率应用阶段,例如激光标刻。随着大功率激光加工应用的推广,对在高功率激光环境下工作的扫描振镜系统的研制也提出了新的需求。本论文根据国内外高功率Nd:YAG激光设备的特点,研究了适用于在高功率激光环境下工作的激光扫描振镜系统。在分析扫描振镜系统的组成和工作原理的基础上,完成了系统的光学设计和机械设计。系统的光学部分以设计需求为依据。首先根据入射光斑的大小确定了振镜反射镜的结构,之后着重研究了系统F-THETA镜的设计,采用PW法对透镜的初始结构进行了计算,采用ZEMAX光学设计软件并结合像差理论完成了像差的矫正,并通过各项像质评价指标给出了所设计镜组的像质评价。系统的机械部分采用了SolidWorks与OptisWorks软件相结合来进行设计,根据各个关键部件的机械尺寸设计了相应的机械结构,将系统的各个部分集合成为一个整体,并通过软件模拟仿真对设计的正确性进行了印证。最后,本文将系统的各个部分进行了组装,依据扫描振镜系统的光路要求进行了调试,并对系统的一般扫描性能和聚焦性能进行了实验测试,验证了所设计的扫描振镜系统满足在高功率Nd:YAG激光环境下的工作要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 引言  8
  1.2 激光扫描振镜系统简介  8-10
  1.3 激光扫描振镜系统的研究现状  10-12
  1.4 课题的目的和意义  12-13
  1.5 本论文的主要工作  13-14
2 扫描振镜系统原理  14-20
  2.1 扫描振镜系统的组成和工作原理  14-17
  2.2 扫描振镜系统的整体方案设计  17-19
  2.3 本章小节  19-20
3 扫描振镜系统的光学设计  20-46
  3.1 振镜反射镜的设计  20-24
  3.2 F-THETA 透镜的光学像差理论  24-27
  3.3 F-THETA 透镜设计原则及思想  27-31
  3.4 F-THETA 镜的设计及像质评价  31-45
  3.5 本章小节  45-46
4 扫描振镜系统的机械设计及其仿真  46-54
  4.1 系统的机械设计  46-49
  4.2 装配体及系统仿真  49-52
  4.3 本章小节  52-54
5 扫描振镜系统的实验研究  54-62
  5.1 设备调试  54-56
  5.2 实验检测  56-57
  5.3 实验结果及分析  57-61
  5.4 本章小节  61-62
6 全文总结与展望  62-64
  6.1 结论  62
  6.2 研究展望  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-68

大功率Nd：YAG激光振镜扫描系统的研究

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