CN101923219A - 四分等比例分光装置及具有该装置的激光刻线机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种四分等比例分光装置，包括反射率均为100％的第一反射镜及第二反射镜；反射率和透射率均为50％的第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜；第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜；第一分光镜、第三分光镜、第一反射镜互相平行的依次置于入射的准直光束所在的同一直线上，准直光束经过该四分等比分光系统后，形成四束功率均为占准直光束25％的第一、第二、第三、第四光束。该四分等比例分光装置的光学元件少，节约空间同时减少光能的损失；该第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜的反射率均为50％，最后形成四束功率均占准直光束能量25％的光，能量均匀，有利于刻画出更高质量的线条。

Description

四分等比例分光装置及具有该装置的激光刻线机
技术领域
本发明涉及光学领域，尤其涉及一种四分等比例分光装置及具有该装置的激光刻线机。
背景技术
目前的太阳能电池激光刻线工艺中，有采用单激光器单光路进行加工，也有单激光器多光路进行加工的工艺。比如常见的一路激光分成四路切割的分光方法。
但是现有技术对一路激光分成四路切割的分光方法采用的是水平分光或比例分光的方法。
水平分光技术：激光平面呈水平布置，分光镜、反射镜等元件的镜片中心都布置在同一水平面上，激光光路经过多次分光、多次反射后仍保持在水平平面上完成光传输，此法通常只使用反射功率与透射功率之比为50％∶50％的分光镜。但该技术占用较大的水平面来布置分光镜和反射镜，且到达聚焦镜要多一次反射，占用光传输元件较多和光传输损失较大。
比例分光技术：激光在同一直线上完成分光，一分四路的分光镜反射功率与透射功率比例从激光输入方向依次按25％∶75％、33％∶67％、50％∶50％，最后一面镜片反射率100％。比例分光技术虽然节约空间，但因分光镜反射功率与透射功率比例偏差范围较大，各路光功率分配存在不均衡现象。
针对现时状况，本发明提供一种节省空间，功率分配均匀的四分等比例分光装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节省空间，功率分配均衡的四分等比例分光装置。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种四分等比例分光装置，所述四分等比例分光装置用于对入射的准直光束进行分光，所述四分等比例分光装置包括反射镜组、分光镜组及聚焦镜组，所述反射镜组包括反射率均为100％的第一反射镜及第二反射镜；所述分光镜组包括反射率和透射率均为50％的第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜；所述聚焦镜组包括焦距相等的第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜；所述第一分光镜、第三分光镜、第一反射镜互相平行的依次置于入射的准直光束所在的同一直线上，所述准直光束呈倾斜地入射至所述第一分光镜上形成第一透射光及第一反射光，所述第一透射光入射至第三分光镜上形成第三透射光及第三反射光，所述第三透射光入射至第一反射镜上形成第四反射光，所述第一反射光、第三反射光及第四反射光相互平行且位于准直光束的同一侧；所述第二分光镜、第二反射镜互相平行的置于准直光束对应第一分光镜所产生的第一反射光的一侧，并且所述第一反射光呈倾斜地入射至所述第二分光镜上形成第二透射光及第二反射光，所述第二反射光入射至所述第二反射镜上形成与所述第二透射光相平行的第五反射光，所述第一聚焦镜设于所述第五反射光上形成第一束光，所述第二聚焦镜设于所述第二透射光上形成第二束光，所述第三聚焦镜设于所述第三反射光上形成第三束光，所述第四聚焦镜设于所述第四反射光上形成第四束光。
较佳地，所述第二反射光与准直光束平行。
较佳地，所述第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜的中心均位于与准直光束平行的一直线上。
较佳地，所述第一束光与第二束光之间的距离、第二束光与第三束光之间的距离、第三束光与第四束光之间的距离相等。
本发明还提供一种激光刻线机，包括第一台板、第二台板、固定于所述第一台板上的激光器、扩束镜、滑动连接于所述第二台板上的若干底座、若干所述底座上设有四分等比例分光装置，所述四分等比例分光装置包括反射镜组，所述反射镜组包括反射率均为100％的第一反射镜及第二反射镜；分光镜组，所述分光镜组包括反射率和透射率均为50％的第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜；聚焦镜组，所述聚焦镜组包括焦距相等的第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜；所述第一分光镜、第三分光镜、第一反射镜互相平行的依次置于入射的准直光束所在的同一直线上，所述准直光束呈倾斜地入射至所述第一分光镜上形成第一透射光及第一反射光，所述第一透射光入射至第三分光镜上形成第三透射光及第三反射光，所述第三透射光入射至第一反射镜上形成第四反射光，所述第一反射光、第三反射光及第四反射光相互平行且位于准直光束的同一侧；所述第二分光镜、第二反射镜互相平行的置于准直光束对应第一分光镜所产生的第一反射光的一侧，并且所述第一反射光呈倾斜地入射至所述第二分光镜上形成第二透射光及第二反射光，所述第二反射光入射至所述第二反射镜上形成与所述第二透射光相平行的第五反射光，所述第一聚焦镜设于所述第五反射光上形成第一束光，所述第二聚焦镜设于所述第二透射光上形成第二束光，所述第三聚焦镜设于所述第三反射光上形成第三束光，所述第四聚焦镜设于所述第四反射光上形成第四束光。
较佳地，该激光刻线机还包括固设于所述第二台板上的水平移动平台，所述底座于所述水平移动平台上沿水平方向自由滑动。
较佳地，所述底座具有切割头，所述切割头包括聚焦镜以及喷嘴，所述底座上还设有调节离焦量以及所述喷嘴高度的垂直移动平台。
较佳地，所述垂直移动平台包括粗调垂直移动平台以及精调垂直移动平台，所述粗调垂直移动平台旋转喷嘴从而调节所述喷嘴的高度，所述精调垂直移动平台精调所述切割头的高度从而调节所述喷嘴的高度以及离焦量。
与现有技术相比，该四分等比例分光装置的光学元件少，节约空间并减少光能的损失；该第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜的反射率均为50％，最后形成四束功率均占准直光束能量25％的光，能量均匀，有利于刻画出更高质量的线条。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1为本发明激光刻线机的结构布置示意图
图2为图1所示激光刻线机的四分等比例分光装置的光路原理图
具体实施方式
图1为本发明具有四分等比例分光装置的激光刻线机的结构布置示意图。如图1所示，本发明激光刻线机1000，包括第一台板100、第二台板200、固定于所述第一台板100上的激光器300、扩束镜400、反射镜500、600、滑动连接于所述第二台板200上的若干底座。本实施例中，底座采用6061A铝合金加工而成，具有良好的抗腐蚀性以及可焊接性。
第二台板200上设有水平移动平台210，底座滑动地置于水平移动平台210上。底座设有切割头710、垂直移动平台720以及竖板730。切割头710上设有聚焦镜(图未示)以及喷嘴711。垂直移动720平台包括粗调垂直移动平台以及精调垂直移动平台，粗调垂直移动平台旋转喷嘴711从而调节所述喷嘴711的高度，精调垂直移动平台精调所述切割头710的高度从而调节喷嘴711的高度以及离焦量。竖板730上开有竖孔731，用于让光线通过。
较佳者，粗调垂直移动平台调节高度的范围在100毫米到200毫米之间；精调垂直移动平台调节高度的范围在20毫米到30毫米之间。
具体地，结合图1以及图2，底座包括第一底座10、第二底座20、第三底座30以及第四底座40。第一底座10对应的竖孔的上方设有第二反射镜11。第二底座20设有第一分光镜21以及位于第一分光镜21正上方的第二分光镜22，第一分光镜21正对第一底座10的竖孔。第二分光镜22与第二反射镜11互相平行。第三底座30设有第三分光镜31，第四底座40设有第一反射镜41。第二分光镜22、第三分光镜31以及第一反射镜41位于同一直线上。第二分光镜22与第二反射镜41的中心所在直线与第二分光镜22、第三分光镜31以及第一反射镜41中心所在直线相互平行。第二反射镜11、第一反射镜41的反射率为100％，第一分光镜21、第二分光镜22、分光镜31的反射率均为50％。第一聚焦镜12、第二聚焦镜23、第三聚焦镜32、第四聚焦镜42分别为第一底座10、第二底座20、第三底座30、第四底座40对应的聚焦镜，分别位于第二反射镜11、第二分光镜22、第三分光镜31、第一反射镜41的正上方。第一聚焦镜12、第二聚焦镜23、第三聚焦镜32、第四聚焦镜42的中心所在直线与第二分光镜22、第三分光镜31以及第一反射镜41所在直线互相平行。第一聚焦镜12、第二聚焦镜23、第三聚焦镜32、第四聚焦镜42连同第二反射镜11、第一反射镜41、第一分光镜、第二分光镜22、第三分光镜31形成四分等比例分光装置。
激光器300发出激光，经过扩束镜400扩束，反射镜500以及反射镜600调向后形成准直光束800射入第一底座10的竖孔，准直光束800以45度角入射到第一分光镜21，经第一分光镜21分光后，分为水平的第一透射光810以及垂直的第一反射光820；第一透射光810再经过第三分光镜31分光，形成水平的第二透射光830以及垂直的第二反射光840，第二反射光840经第三聚焦镜32聚焦后形成第三束光930。第二透射光830经第一反射镜41反射后形成垂直的第三反射光850，第三反射光850经第四聚焦镜42聚焦后形成第四束光940；第一反射光820再经过第二分光镜22分光，形成水平的第四反射光860以及垂直的第三透射光870，第三透射光870经第二聚焦镜23聚焦后形成第二束光920。第四反射光860最后经第二反射镜11反射形成第五反射光880，第五反射光880经第一聚焦镜12聚焦形成第一束光910。第一束光910、第二束光920、第三束光930、第四束光940互相平行且位于同一垂直面上。所述第一束光910与第二束光920之间的距离、第二束光920与第三束光930之间的距离、第三束光930与第四束光940之间的距离均相等。
同一光线于本发明四分等比例分光装置的第二反射镜11、第一反射镜41、第一分光镜21、第二分光镜22、第三分光镜31以及聚焦镜之间的传输均位于同一垂直面上，因而节约了空间；该四分等比例分光装置的光学元件少，节约空间同时减少光能的损失；该第一分光镜21、第二分光镜22、第三分光镜31的反射率均为50％，最后形成四束功率均占准直光束能量25％的光，能量均匀，有利于刻画出更高质量的线条。
需要注意的是，本发明四分等比例分光装置并不局限于一分四路分光系统，还可为一分二路分光系统或者一分八路分光系统，只要适当调整反射镜、分光镜以及聚焦镜的数量即可。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实施例的本质进行的修改、等效组合。

Claims (11)

1.一种四分等比例分光装置，用于对入射的准直光束进行分光，其特征在于，包括：
反射镜组，所述反射镜组包括反射率均为100％的第一反射镜及第二反射镜；
分光镜组，所述分光镜组包括反射率和透射率均为50％的第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜；
聚焦镜组，所述聚焦镜组包括焦距相等的第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜；
所述第一分光镜、第三分光镜、第一反射镜互相平行的依次置于入射的准直光束所在的同一直线上，所述准直光束呈倾斜地入射至所述第一分光镜上形成第一透射光及第一反射光，所述第一透射光入射至第三分光镜上形成第三透射光及第三反射光，所述第三透射光入射至第一反射镜上形成第四反射光，所述第一反射光、第三反射光及第四反射光相互平行且位于准直光束的同一侧；
所述第二分光镜、第二反射镜互相平行的置于准直光束对应第一分光镜所产生的第一反射光的一侧，并且所述第一反射光呈倾斜地入射至所述第二分光镜上形成第二透射光及第二反射光，所述第二反射光入射至所述第二反射镜上形成与所述第二透射光相平行的第五反射光；
所述第一聚焦镜设于所述第五反射光上形成第一束光，所述第二聚焦镜设于所述第二透射光上形成第二束光，所述第三聚焦镜设于所述第三反射光上形成第三束光，所述第四聚焦镜设于所述第四反射光上形成第四束光。
2.如权利要求1所述的四分等比例分光装置，其特征在于：所述第二反射光与准直光束平行。
3.如权利要求1所述的四分等比例分光装置，其特征在于：所述第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜的中心均位于与准直光束平行的一直线上。
4.如权利要求1所述的四分等比例分光装置，其特征在于：所述第一束光与第二束光之间的距离、第二束光与第三束光之间的距离、第三束光与第四束光之间的距离相等。
5.一种激光刻线机，包括第一台板、第二台板、固定于所述第一台板上的激光器、扩束镜、滑动连接于所述第二台板上的若干底座、若干所述底座上设有四分等比例分光装置，其特征在于：所述四分等比例分光装置包括：
反射镜组，所述反射镜组包括反射率均为100％的第一反射镜及第二反射镜；
分光镜组，所述分光镜组包括反射率和透射率均为50％的第一分光镜、第二分光镜及第三分光镜；
聚焦镜组，所述聚焦镜组包括焦距相等的第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜；
所述第一分光镜、第三分光镜、第一反射镜互相平行的依次置于入射的准直光束所在的同一直线上，所述准直光束呈倾斜地入射至所述第一分光镜上形成第一透射光及第一反射光，所述第一透射光入射至第三分光镜上形成第三透射光及第三反射光，所述第三透射光入射至第一反射镜上形成第四反射光，所述第一反射光、第三反射光及第四反射光相互平行且位于准直光束的同一侧；
所述第二分光镜、第二反射镜互相平行的置于准直光束对应第一分光镜所产生的第一反射光的一侧，并且所述第一反射光呈倾斜地入射至所述第二分光镜上形成第二透射光及第二反射光，所述第二反射光入射至所述第二反射镜上形成与所述第二透射光相平行的第五反射光；
所述第一聚焦镜设于所述第五反射光上形成第一束光，所述第二聚焦镜设于所述第二透射光上形成第二束光，所述第三聚焦镜设于所述第三反射光上形成第三束光，所述第四聚焦镜设于所述第四反射光上形成第四束光。
6.如权利要求5所述的激光刻线机，其特征在于：所述第二反射光与准直光束平行。
7.如权利要求5所述的激光刻线机，其特征在于：所述第一聚焦镜、第二聚焦镜、第三聚焦镜及第四聚焦镜的中心均位于与准直光束平行的一直线上。
8.如权利要求5所述的激光刻线机，其特征在于：所述第一束光与第二束光之间的距离、第二束光与第三束光之间的距离、第三束光与第四束光之间的距离相等。
9.如权利要求5所述的激光刻线机，其特征在于：还包括固设于所述第二台板上的水平移动平台，所述底座于所述水平移动平台上沿水平方向自由滑动。
10.如权利要求5所述的激光刻线机，其特征在于：所述底座具有切割头，所述切割头包括聚焦镜以及喷嘴，所述底座上还设有调节离焦量以及所述喷嘴高度的垂直移动平台。
11.如权利要求10所述的激光刻线机，其特征在于：所述垂直移动平台包括粗调垂直移动平台以及精调垂直移动平台，所述粗调垂直移动平台旋转喷嘴从而调节所述喷嘴的高度，所述精调垂直移动平台精调所述切割头的高度从而调节所述喷嘴的高度以及离焦量。
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