专利名称：波长匹配光路的制作方法
技术领域：
本发明是一种波长匹配光路，涉及一种使两种不同波长的光，对同一物面上的物体，经同一成象物镜，成象在同一象面上的技术领域。
在激光加工中，通常会碰到需要观察和对准加工位置的问题。在红外激光缩小投影成象加工中，因为红外激光处于不可见光波段，加工前须使用可见光预先观察对准加工位置。但是，由于红外激光和可见光波长不同，红外光波长比可见光波长长，在使用同一成象物镜时，物镜的焦距在用红外光时比用可见光时长，从而使同一物面上的物体经物镜成象后，象面的位置不同，红外光的象面比可见光的象面距物镜较远。这样就会出现用可见光观察对准的象面位置与红外激光加工时的象面位置不一致的问题。为了解决这个问题，通常采用的方法有①根据波长不同，采用与所用波长相对应的两个物镜，在使用中通过更换物镜来使两种光的象面一致；②使用变焦距物镜，通过调焦来统一象面位置；③只用一个物镜，先用可见光观察对准加工位置后，再将加工面平移到红外激光象面位置，进行激光加工。这些方法都存在操作复杂，以及在更换、调整和移动部件过程中可能产生位置偏差等缺点。中国专利CN1163177A介绍了一种激光加工装置，它包括置于激光器与待加工物之间光路中的遮光板以及使该遮光板缩小成象在加工面上的透镜和象转印光学系统等。该装置通过可变曲率反射镜的象转印光学系统实现激光加工过程中的可见光和激光的象面一致。但该方法存在可变曲率反射镜制造成本高、系统复杂等缺点。
本发明的目的是提供一种结构简单，制作成本低，易于操作，能使两种不同波长光对同一物面上的物体，经同一成象物镜，成象在同一象面上的波长匹配光路。
本发明的目的可以通过以下措施来达到在缩小投影成象物镜的物方光路上，即物面和成象物镜之间，设置一组由光学元件组成的增程光路。增程光路由四个镀有不同膜层的反射镜组成，其中反射镜1和4是半透半反镜，镀有可见光增透膜和红外激光增反膜，反射镜镜2和3是全反镜，镀有红外激光全反膜。通过增程光路增加长波长红外激光的物距，从而使红外激光的象面与可见光的象面一致。观察对准时，照到物面物体上的可见光直接透过半透半反镜1和4，经物镜成象在可见光象面上；激光加工时，照到物面物体上的红外激光依次经过反射镜1、2、3和4反射，由于增加了物距，经物镜成象在与可见光相同的象面上。
本发明与已有技术相比具有以下特点由于采用了四个反射镜组成的增程光路增加了长波长红外激光成象的物距，达到了对同一物面上的物体，经同一物镜成象，使红外激光的象面与可见光的象面一致。这样，只需用一个成象物镜就能把两种不同波长光的象面匹配在一起。并且，照到物体上的可见光只能透过半透半反镜1和4，再经物镜成象在观察对准象面上；照到物体上的红外激光必然依次经过反射镜1、2、3和4反射后，增加了物距，再经物镜成象在与可见光的观察对准象面一致的象面上。按本发明方法设计安装的光路，不管是观察对准还是激光加工，使用中不必再更换、调整或移动任何部件，消除了误操作，加工位置准确，精度高，并且装置结构简单，成本低。在激光加工等领域具有广泛的应用价值。
附图
是本发明波长匹配光路示意图。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
如附图所示，可见光和红外激光两种不同波长的光照到物面P上，使物面P上的物体经成象物镜L缩小投影成象在象面P′上。由于采用了镀有不同膜层的四个反射镜1、2、3和4所组成的增程光路来增加长波长红外激光的成象物距，使可见光和红外激光两种不同波长的光经物镜L后，均成象在同一象面P′上。半透半反镜1和4镀有可见光增透膜和红外激光增反膜，全反镜2和3镀有红外激光全反膜。为调整方便，四个反射镜的放置均使其法线与入射主光线成45°角。观察对准时，照到物体上的可见光直接透过半透半反镜1和4，经物镜L成象在象面P′上，可见光的物距是S，象距是S′；激光加工时，照到物体上的长波长红外激光依次经过反射镜1、2、3和4反射后，增加了物距(a+b)，经物镜L成象在与可见光象面相同的象面P′上。红外激光的物距是(S+a+b)，象距同样是S′。增程光路所增加的物距(a+b)可根据实际使用的波长和物镜倍率等参数计算得到。
在本发明的一个典型实施例中，波长匹配光路被用于一个掩模缺陷激光修正装置中。这个装置的加工目的是将物面P上的可调矩形光阑，经物镜L缩小成象在位于象面P′的掩模面上，对准掩模面上的缺陷，用红外脉冲激光气化掉缺陷。在这个装置中，观察对准用的可见光中心波长为0.55微米，激光加工用的YAG红外脉冲激光波长为1.06微米，成象物镜为40×显微物镜。经计算得出，四个反射镜对1.06微米红外激光，相对于可见光增加的物距(a+b)为48.34毫米。这样，通过波长匹配光路，把0.55微米和1.06微米两个不同波长光的象面匹配到同一象面上，实际使用效果很好。
本发明的波长匹配光路也能应用于紫外激光缩小投影成象加工中。仍然用可见光作观察对准，那么，由于紫外激光的波长比可见光的波长短，同一成象物镜的焦距在用紫外激光时比用可见光时短，对同一物面上的物体来说，紫外激光的象面比可见光的象面距物镜较近。在实际使用中，应以紫外激光的成象面为基准象面，使照到物体上的紫外激光沿光轴直接透过半透半反镜1和4，经物镜L成象在象面P′上；而用四个反射镜组成的增程光路增加可见光的成象物距，使照到物体上的可见光依次经过反射镜1、2、3和4反射后，经物镜L将可见光的象面匹配到紫外光的象面P′上。四个反射镜所镀膜层也应作相应改变，即半透半反镜1和4应镀紫外激光增透膜和可见光增反膜，全反镜2和3应镀可见光全反膜。
此发明不仅适用于激光加工，也适用于其它的需将两种不同波长光的成象面匹配在同一象面的情况。
权利要求
1.一种使两种不同波长的光，对同一物面(P)上的物体，经同一缩小投影成象物镜(L)，成象在同一象面(P′)上的波长匹配光路，其特征为在物方光路上，即在物面(P)与成象物镜(L)之间，设置一组由光学元件组成的增程光路，增加较长波长光的物距。
2.根据权利要求1所述的波长匹配光路，其特征为在物面(P)与物镜(L)之间，设置四个反射镜，即半透半反镜(1)和(4)，全反镜(2)和(3)组成增程光路，每个反射镜的放置都使其法线与入射主光线成45°角。
3.根据权利要求1和2所述的波长匹配光路，其特征在于较长波长光为红外激光，较短波长光为可见光。
4.根据权利要求3所述的波长匹配光路，其特征在于半透半反镜(1)和(4)镀有可见光增透膜和红外激光增反膜，全反镜(2)和(3)镀有红外激光全反膜。
5.根据权利要求1和2所述的波长匹配光路，其特征在于较长波长光为可见光，较短波长光为紫外激光。
6.根据权利要求5所述的波长匹配光路，其特征在于半透半反镜(1)和(4)镀有紫外激光增透膜和可见光增反膜，全反镜(2)和(3)镀有可见光全反膜。
全文摘要
本发明是一种波长匹配光路,属于一种使两种不同波长的光,对同一物面上的物体,经同一成象物镜,成象在同一象面上的技术领域。其特征是通过在物面和物镜之间增设由四个镀有不同膜层的反射镜组成的增程光路,增加较长波长光的物距,来达到使两种不同波长光的象面一致。本发明提供的方法结构简单,安装容易,制作成本低,消除了误操作,加工位置准确,精度高。在激光加工等领域具有广泛的应用价值。
文档编号B23K26/04GK1275462SQ9911489
公开日2000年12月6日 申请日期1999年5月27日 优先权日1999年5月27日
发明者侯德胜, 冯伯儒, 张凤鸣 申请人:中国科学院光电技术研究所