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激光打标机光路元件的分析与设计

作　者: 黄翀
导　师: 陈海清
学　校: 华中科技大学
专　业: 物理电子学
关键词: 激光标刻 F-Thet镜头像差光学设计 CODEV软件
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 249次
引　用: 1次
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内容摘要

激光扫描是激光技术的一个非常重要的应用领域。高惯性激光扫描系统具有良好的线性,准确度高,频率可延伸到10～100Hz,现已广泛采用在各种光机电系统中。采用多面棱镜扫描时,相对于双面镜在系统中引入的误差小。激光扫描要求扫描像高与光束入射角成线性关系,即y=f·θ,所以大多数激光标刻机采用F-Theta镜的扫描系统,其中F-Theta镜的光学性能很大程度上决定了扫描面积的大小。大工作面积的F-Theta镜通过引入相对较大的负畸变来保持像高与入射角的线性关系,同时容易造成光能量利用率低的问题。激光标刻系统是综合了激光技术和计算机技术的光、机电一体化系统,具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。目前国内用于激光标刻机扫描镜头的工作面积一般不超过300mm×300mm。在对激光标刻技术要求日益提高的今天,镜头扫描面积如果过小,将会成为一项技术瓶颈。本文对大工作面F-Theta镜头的光学设计理论和思想作了具体阐述,通过对激光扫描系统的分析,得出合理的参数要求,确定初始结构。站在像差校正和像质评价角度,利用CODE V软件优化设计,校正畸变、像散等像差,得到了标刻直径为Φ750mm的F-Theta镜头。同时最小线宽小于150μm,扫描视场角达到±30o。它结构紧凑、聚焦性能接近衍射极限、能量利用率高,满足了目前大工作面打标的使用要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题研究背景  8
  1.2 激光打标机国内外发展现状  8-12
  1.3 主要研究内容  12-13
2 高惯性扫描原理  13-26
  2.1 概述  13
  2.2 激光扫描器  13-21
  2.3 F-Theta 镜原理及设计指标  21-26
3 扫描透镜的光学设计原理  26-41
  3.1 典型光学系统设计  26-28
  3.2 F-Theta 镜的光学设计  28-37
  3.3 大视场小相对孔径光学系统像差校正的一些常用方法  37-39
  3.4 光学系统的光能损失  39-41
4 设计过程与结果  41-58
  4.1 初始结构设计  41-43
  4.2 优化操作  43-55
  4.3 设计结果描述与分析  55-58
5 全文总结与展望  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63

激光打标机光路元件的分析与设计

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