YAG激光打标机f-theta透镜的光学设计

赵鑫

摘 要：随着激光应用技术的发展，F-θ透镜被广泛地应用于红外、激光等扫描系统中。文章基于F-θ透镜的原理和特性，根据使用要求，利用ZEMAX软件，设计一个F-θ镜头。该镜头焦距160mm，视场角false。优化设计后，像散值在像差容限范围内，满足平场要求；F-θ镜头相对畸变小于false；光能利用率好，聚焦性能接近衍射极限。该镜头结构简单，符合使用要求。

关键词：F-θ镜头；畸变；衍射极限；光学设计

激光打标技术广泛用于汽车、航空、微电子等领域[ 1 - 3 ]。YAG激光打标机输出波长是1.064μm属红外光。金属材料能够很好地吸收此光谱。激光束被聚焦后，聚焦光斑小，适合在金属材料表面上进行标记，有很大的市场。f-theta镜头将扫描光束聚焦在工件的平面上，打出线性不失真的图像。激光扫描方式可以分为物镜前扫描和物镜后扫描，通常要求高的扫描装置都是透镜前扫描。

本文利用ZEMAX软件设计了YAG激光打标机的f-theta镜头，该镜头工作波长是1.064μm，由3片球面镜组成，结构简单，会聚光斑质量良好，符合激光打标的技术要求。

1 f-theta镜设计原则

3 结语

本文利用ZEMAX软件，基于F-θ透镜特点，设计F-θ扫描镜头。根据像差理论，建立合理的评价函数，优化设计得到了焦距160mm符合实际使用要求的F-θ镜头。该镜头成像质量良好，结构简单紧凑，成本低，加工可行性强。

[參考文献]

[1]袁根福.激光加工技术的应用于发展现状[J].安徽建筑工业学院学报，2004（1）：30-33.

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Optical Design of F-theta Lens for YAG Laser Marking Machine

Zhao Xin（Institute of Electrical Engineering， Wuhan Vocational College of Software and Engineering， Wuhan 430205， China）

Abstract： With the development of laser application technology， a f-theta lens is widely application in infrared and laser scanning system. This paper based on the principle and characteristics of the f-theta lens， according to the requirements of the user， with ZEMAX software， a f-theta lens design. The lens focal length is 500mm and the field of view isfalse. After optimization design， astigmatism values in aberration capacity within the limit， meet the flat field requirements； f-theta lens relative distortion is lessthanfalse； light energy utilization rate， the focusing performance is close to the diffraction limit. The lens has the advantages of simple structure， in line with the requirements.

Key words： F-theta lens； distortion； diffraction-limited； optical design