一种短焦距长工作距切割聚焦镜制造技术

本技术涉及激光切割镜头技术领域，公开了一种短焦距长工作距切割聚焦镜，像面左侧沿光束传播方向依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜呈双凹结构且焦距为负、所述第二透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第三透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第四透镜呈双凸结构且焦距为正，通过此光路实现较短焦距和长工作距离所述第一透镜与第二透镜之间距离可调。与现有技术相比，本技术，结构更为简单，镜片数量更少，最终形成微米级聚焦光斑，能量集中，长工作距离显著降低设备撞机率，划片、切割良率略优于现有传统镜头。该镜头公差良好，结构简单，造价低廉。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及激光切割镜头，具体为一种短焦距长工作距切割聚焦镜。

技术介绍

1、激光是经专用光学系统聚焦后成为一个非常小的光点，能量密度高，因其加工是非接触式的，对工件本身无机械冲压力，工件不易变形。热影响极小，划片精度高，广泛应用于金属材料及硅、锗、砷化镓和其他半导体衬底材料划片和切割，可加工太阳能电池板、硅片、陶瓷片、铝箔片等，工件精细美观，切边光滑。

2、传统聚焦镜划片光学聚焦系统往往通过双片或者三片式长焦距聚焦镜结构，或者短焦距选用类似显微镜物镜结构实现光学聚焦，但是传统结构方式存在焦距长则聚焦后光斑锐度不够，焦距短则加工工作距离短易撞机等问题。

3、因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员有必要研发一种短焦距长工作距切割聚焦镜。

技术实现思路

1、本技术的目的就是克服上有技术中存在的缺陷，提供一种短焦距长工作距切割聚焦镜。

2、为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：

3、一种短焦距长工作距切割聚焦镜技术方案，包括像面，所述像面左侧沿光束传播方向依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜呈双凹结构且焦距为负、所述第二透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第三透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第四透镜呈双凸结构且焦距为正，通过此光路实现较短焦距和长工作距离所述第一透镜与第二透镜之间距离可调，用于调整聚焦光斑大小与加工工作距离，聚焦光斑尺寸调节范围4μm-60μm，工作距离调节范围±5mm。

4、优选的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜子午方向的焦距与无损裂片切割头的焦距满足：-0.9<f1/f<-2.1，2.5<f2/f<4.5，2.5<f3/f<4.5，2.5<f4/f<4.5，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜焦距与短焦距长工作距切割聚焦镜的焦距满足f1/f＝-1.76，f2/f＝3.48，f3/f＝3.47，f4/f＝3.54，其中f1为第一透镜的焦距，其中f2为第二透镜的焦距，其中f3为第三透镜的焦距，其中f4为第四透镜的焦距，f为短焦距长工作距切割聚焦镜的焦距。

5、优选的，所述第一透镜两侧的曲率半径分别为r1＝-2000mm和r2＝36.19mm，所述第一透镜的中心厚度d1为2.5mm；

6、所述第二透镜两侧的曲率半径分别为r3＝∞和r4＝-70.5mm，所述第二透镜的中心厚度d3为5.5mm；

7、所述第三透镜两侧的曲率半径分别为r5＝113.76mm、和r6＝-180.4，所述第三透镜的中心厚度d5为5.4mm；

8、所述第四透镜两侧的曲率半径分别为r7＝58.48mm、和r8＝309.5mm，所述第四透镜的中心厚度d7为5mm。

9、优选的，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜的材质均为熔石英材质，且折射率nd均为1.46。

10、优选的，所述第一透镜与所述第二透镜之间空气间隙44mm≤d2≤82mm，所述第二透镜与所述第三透镜之间空气间隙d4＝0.4mm，所述第三透镜与所述第四透镜之间空气间隙d6＝0.45mm。

11、与现有技术相比，本技术的有益效果是：

12、本技术为一种短焦距长工作距切割聚焦镜，该镜头的工作波长为1030-1090nm，该场镜具有镜头口径小，结构简单，成本低，形成锐度极高的聚焦光斑，允许通过光元件调节聚焦光斑大小、工作距离等特点，能够在保证加工良率情况下有效解决撞机问题，公差良好，加工制造成本低。

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【技术保护点】

1.一种短焦距长工作距切割聚焦镜，包括像面，其特征在于，所述像面左侧沿光束传播方向依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜呈双凹结构且焦距为负、所述第二透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第三透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第四透镜呈双凸结构且焦距为正，所述第一透镜与第二透镜之间距离可调。

2.根据权利要求1所述一种短焦距长工作距切割聚焦镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜子午方向的焦距与无损裂片切割头的焦距满足：-0.9<f1/f<-2.1，2.5<f2/f<4.5，2.5<f3/f<4.5，2.5<f4/f<4.5，其中f1为第一透镜的焦距，其中f2为第二透镜的焦距，其中f3为第三透镜的焦距，其中f4为第四透镜的焦距，f为短焦距长工作距切割聚焦镜的焦距。

3.根据权利要求1所述一种短焦距长工作距切割聚焦镜，其特征在于，所述第一透镜两侧的曲率半径分别为R1＝-2000mm和R2＝36.19mm，所述第一透镜的中心厚度d1为2.5mm；

4.根据权利要求1所述一种短焦距长工作距切割聚焦镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜的材质均为熔石英材质，且折射率Nd均为1.46。

5.根据权利要求1所述一种短焦距长工作距切割聚焦镜，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜之间空气间隙44mm≤d2≤82mm，所述第二透镜与所述第三透镜之间空气间隙d4＝0.4mm，所述第三透镜与所述第四透镜之间空气间隙d6＝0.45mm。

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【技术特征摘要】

1.一种短焦距长工作距切割聚焦镜，包括像面，其特征在于，所述像面左侧沿光束传播方向依次设有第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜呈双凹结构且焦距为负、所述第二透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第三透镜呈双凸结构且焦距为正、所述第四透镜呈双凸结构且焦距为正，所述第一透镜与第二透镜之间距离可调。

2.根据权利要求1所述一种短焦距长工作距切割聚焦镜，其特征在于，所述第一透镜、第二透镜、第三透镜子午方向的焦距与无损裂片切割头的焦距满足：-0.9<f1/f<-2.1，2.5<f2/f<4.5，2.5<f3/f<4.5，2.5<f4/f<4.5，其中f1为第一透镜的焦距，其中f2为第二透镜的焦距，其中f3为第三透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：张中华，
申请(专利权)人：苏州华英光电仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：