CN221101167U - 光学组件和加工设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种光学组件和加工设备，光学组件包括：第一镜片，第一镜片为双凸透镜；第二镜片，第二镜片为双凹透镜；第三镜片，第三镜片为弯月透镜，第三镜片的凹面朝向第二镜片；第四镜片，第四镜片为双凸透镜；其中，沿光束的光轴，第一镜片、第二镜片、第三镜片以及第四镜片依次排列。本实用新型技术方案能够对光束直径进行扩大，以达到更好的剥离效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光剥离技术领域，特别涉及一种光学组件和加工设备。
背景技术
激光剥离技术是通过如257nm、248nm等波长的光束，将如氮化镓等材料分解，以实现剥离的技术。为了达到更好地剥离效果，需要在光束聚焦之前，能够扩大光束直径的光学组件。
实用新型内容
本实用新型提供一种光学组件和加工设备，该光学组件能够对光束直径进行扩大，以达到更好的剥离效果。
本实用新型提出的光学组件，用于深紫外激光加工，包括：第一镜片，所述第一镜片为双凸透镜；
第二镜片，所述第二镜片为双凹透镜；
第三镜片，所述第三镜片为弯月透镜，所述第三镜片的凹面朝向所述第二镜片；
第四镜片，所述第四镜片为双凸透镜；
其中，沿光束的光轴，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片以及所述第四镜片依次排列。
可选地，所述第一镜片包括第一曲面和第二曲面，所述第二镜片包括第三曲面和第四曲面，所述第三镜片包括第五曲面和第六曲面，所述第四镜片包括第七曲面和第八曲面，所述第一曲面、所述第二曲面、所述第三曲面、所述第四曲面、所述第五曲面、所述第六曲面、所述第七曲面以及所述第八曲面沿所述光束的传输方向依次排布，所述第一曲面的曲率半径为58.3969毫米，所述第二曲面的曲率半径为-294.537毫米，所述第一镜片在所述光轴上的中心厚度为2毫米；所述第三曲面的曲率半径为-14.299毫米，所述第四曲面的曲率半径为-14.438毫米，所述第二镜片在所述光轴上的中心厚度为5.780毫米；所述第五曲面的曲率半径为-19.325毫米，所述第六曲面的曲率半径为-12.933毫米，所述第三镜片在所述光轴上的中心厚度为5.991毫米；所述第七曲面的曲率半径为469.230毫米，所述第八曲面的曲率半径为-127.708毫米，所述第四镜片在所述光轴上的中心厚度为5.362毫米。
可选地，所述第一曲面、所述第二曲面、所述第三曲面、所述第四曲面、所述第五曲面、所述第六曲面、所述第七曲面以及所述第八曲面的曲率半径公差皆为±2％。
可选地，所述第一镜片在所述光轴上的中心厚度、所述第二镜片在所述光轴上的中心厚度、所述第三镜片在所述光轴上的中心厚度以及所述第四镜片在所述光轴上的中心厚度的公差皆为±0.01毫米。
可选地，所述光束的波长为248nm时，所述第二镜片与所述第三镜片之间的距离为10.417毫米，所述第一镜片与所述第二镜片的间隔范围为[9.999mm，57.472mm]，所述第三镜片与所述第四镜片的间隔范围为[50.385mm，99.997mm]。
可选地，所述光学组件的放大倍数为1时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为57.472mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为50.385mm；
所述光学组件的放大倍数为2时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为41.674mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为83.464mm；
所述光学组件的放大倍数为3时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为25.848mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为94.490mm；
所述光学组件的放大倍数为4时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为9.999mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为99.997mm。
可选地，所述光束的波长为266nm时，所述第二镜片与所述第三镜片之间的距离为10.417毫米，所述第一镜片与所述第二镜片的间隔范围为[11.281mm，58.873mm]，所述第三镜片与所述第四镜片的间隔范围为[54.216mm，103.965mm]。
可选地，所述光学组件的放大倍数为1时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为58.873mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为54.216mm；
所述光学组件的放大倍数为2时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为43.035mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为87.387mm；
所述光学组件的放大倍数为3时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为27.171mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为98.442mm；
所述光学组件的放大倍数为4时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为11.281mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为103.965mm。
可选地，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片以及所述第四镜片的材料皆为熔融石英材料。
可选地，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片以及所述第四镜片皆设有增透膜。
本实用新型的光学组件，能够良好校正多种像差，能够对激光光束进行放大，从而在光束聚焦之前，获得较大的光束直径，以提高光束聚焦之后的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中光学组件的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中光学组件和光束的示意图；
图3为本实用新型实施例光学组件的光学传递函数MTF图；
图4为本实用新型实施例的点列图；
图5为本实用新型实施例的波前图。
附图标号说明：
光学组件100；
第一镜片10、第一曲面11、第二曲面13；
第二镜片20、第三曲面21、第四曲面23；
第三镜片30、第五曲面31、第六曲面33；
第四镜片40、第七曲面41、第八曲面43。
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
结合图1和图2，本实用新型提供一种光学组件100，用于深紫外激光加工，光学组件100包括第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30和第四镜片40。第一镜片10为双凸透镜。第二镜片20为双凹透镜。第三镜片30为弯月透镜，第三镜片30的凹面朝向第二镜片20。第四镜片40为双凸透镜。其中，沿光束的光轴，第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30以及第四镜片40依次排列。
本实用新型实施例的光学组件100，能够良好校正多种像差，能够对激光光束进行放大，从而在光束聚焦之前，获得较大的光束直径，以提高光束聚焦之后的能量密度。
具体的，由于Φspot＝4*λ*f/πD。其中，Φspot为光束聚焦后的光斑直径，λ为光束波长，f为焦距，D为光束聚焦前的光斑直径，也为经过光学组件100扩束后的出射光斑直径。由此可知，出射光斑直径D越大，则聚焦后的光斑直径Φspot越小，则聚焦后的能量密度越大。因此，本实用新型实施例的光学组件100能够将光束进行放大，因而能够提高光束聚焦之后的能量密度，从而达到较好地剥离效果。
本实用新型实施例中，请参阅1和图2，第一镜片10包括第一曲面11和第二曲面13，第二镜片20包括第三曲面21和第四曲面23，第三镜片30包括第五曲面31和第六曲面33，第四镜片40包括第七曲面41和第八曲面43，第一曲面11、第二曲面13、第三曲面21、第四曲面23、第五曲面31、第六曲面33、第七曲面41以及第八曲面43沿光束的传输方向依次排布，第一曲面11的曲率半径为58.3969毫米，第二曲面13的曲率半径为-294.537毫米，第一镜片10在光轴上的中心厚度为2毫米；第三曲面21的曲率半径为-14.299毫米，第四曲面23的曲率半径为-14.438毫米，第二镜片20在光轴上的中心厚度为5.780毫米；第五曲面31的曲率半径为-19.325毫米，第六曲面33的曲率半径为-12.933毫米，第三镜片30在光轴上的中心厚度为5.991毫米；第七曲面41的曲率半径为469.230毫米，第八曲面43的曲率半径为-127.708毫米，第四镜片40在光轴上的中心厚度为5.362毫米。
如此，能够实现对光束的扩束。
进一步的，第一曲面11、第二曲面13、第三曲面21、第四曲面23、第五曲面31、第六曲面33、第七曲面41以及第八曲面43的曲率半径公差皆为±2％。
如此，能够避免由于精度过高而造成的成本较高，也能够降低由于误差过大而造成的效果不佳的概率。
本实用新型实施例中，第一镜片10在光轴上的中心厚度、第二镜片20在光轴上的中心厚度、第三镜片30在光轴上的中心厚度以及第四镜片40在光轴上的中心厚度的公差皆为±0.01毫米。
如此，能够兼顾第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30以及第四镜片40的生产成本的同时，还能够限制第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30以及第四镜片40的误差，避免误差过大而造成的扩束效果不佳的问题。
本实用新型实施例中，光束的波长为248nm时，第二镜片20与第三镜片30之间的距离d2为10.417毫米，第一镜片10与第二镜片20的间隔d1范围为[9.999mm，57.472mm]，第三镜片30与第四镜片40的间隔d3范围为[50.385mm，99.997mm]。
如此，光束的波长为248nm时，光学组件100的放大倍数能够在1倍至4倍之间连续变倍。
值得说明的是，在比如光束射入光学组件100前，入射光斑直径D0已经足够大时，光学组件100的放大倍数可以是1倍。可以理解的，即使光学组件100的放大倍数是1，但光束经过光学组件100再进行聚焦，能够方便地在需要扩束时对光束进行放大，即本实用新型实施例的光学组件100能够保障出射光斑D的直径足够大，以便于聚焦后的光束达到所需的能量密度。
值得说明的是，请参阅图2，放大倍数为D/D0，即经过光学组件100放大后的光斑直径D与经过光学组件100放大前的入射光斑直径D0之间的比值。
进一步的，光学组件100的放大倍数为1时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为57.472mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为50.385mm；
光学组件100的放大倍数为2时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为41.674mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为83.464mm；
光学组件100的放大倍数为3时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为25.848mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为94.490mm；
光学组件100的放大倍数为4时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为9.999mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为99.997mm。
如此，光学组件100的放大倍数可以是1倍、2倍、3倍或4倍。
具体的，光学组件100的放大倍数和光束入射光学组件100时的入射光斑直径D0可以根据所需出射光斑直径D进行调整。例如，光学组件100的放大倍数是1时，入射光斑直径D0可以为8mm，此时，出射光斑的直径D为8mm；光学组件100的放大倍数是2时，入射光斑直径D0可以是7mm，此时，出射光斑的直径D为14mm；光学组件100的放大倍数是3时，入射光斑直径D0可以是6mm，此时，出射光斑的直径D为18mm；光学组件100的放大倍数是4时，入射光斑直径D0可以是5mm，此时，出射光斑的直径D为20mm。可以理解的，可以通过调整光学组件100的放大倍数对出射光斑直径D进行调整，也可以通过调整入射光斑直径D0对出射光斑直径D进行调整，本申请不做具体限制。
具体的，光束的波长为248nm时，入射光斑直径D0、光学组件100的放大倍数、第一镜片10和第二镜片20的间隔d1以及第三镜片30和第四镜片40的间隔d3的关系可参阅下表：
| 放大倍数 | 入射光斑直径D0/mm | 镜片间隔d1/mm | 镜片间隔d3/mm |
| 1.000 | 8.000 | 57.472 | 50.385 |
| 2.000 | 7.000 | 41.674 | 83.464 |
| 3.000 | 6.000 | 25.848 | 94.490 |
| 4.000 | 5.000 | 9.999 | 99.997 |
本实用新型实施例中，光束的波长为266nm时，第二镜片20与第三镜片30之间的距离d2为10.417毫米，第一镜片10与第二镜片20的间隔d1范围为[11.281mm，58.873mm]，第三镜片30与第四镜片40的间隔d3范围为[54.216mm，103.965mm]。
如此，光束的波长为266nm时，光学组件100的放大倍数能够在1倍至4倍之间连续变倍。
进一步的，光学组件100的放大倍数为1时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为58.873mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为54.216mm；
光学组件100的放大倍数为2时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为43.035mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为87.387mm；
光学组件100的放大倍数为3时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为27.171mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为98.442mm；
光学组件100的放大倍数为4时，第一镜片10和第二镜片20的间隔d1为11.281mm，第三镜片30和第四镜片40间隔d3为103.965mm。
如此，光学组件100的放大倍数可以是1倍、2倍、3倍或4倍。
具体的，光束的波长为266nm时，入射光斑直径D0、光学组件100的放大倍数、第一镜片10和第二镜片20的间隔d1以及第三镜片30和第四镜片40的间隔d3的关系可参阅下表：
本实用新型实施例中，第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30以及第四镜片40的材料皆为熔融石英材料。
如此，对深紫外光束具有高透过率。
本实用新型实施例中，第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30以及第四镜片40皆设有增透膜。
如此，能够减少第一镜片10、第二镜片20、第三镜片30以及第四镜片40表面的反射损失，达到较好透过效果。
具体的，增透膜的材料可以是氟化镁、氧化钛、硫化铅、硒化铅等材料。在某个实施方式中，增透膜为240-270nm增透膜，用于透过波长为240nm至270nm之间的光束。
在某个实施方式中，光学组件100的具体参数如下：
| 半径/mm | 间隔/mm | 材料 | |
| 第一曲面11 | 58.969 | 2.000 | 熔融石英 |
| 第二曲面13 | -294.537 | d1可调 | 空气 |
| 第三曲面21 | -14.299 | 5.780 | 熔融石英 |
| 第四曲面23 | 14.438 | d2＝10.417 | 空气 |
| 第五曲面31 | -19.325 | 5.990 | 熔融石英 |
| 第六曲面33 | -12.933 | d3可调 | 空气 |
| 第七曲面41 | 469.230 | 5.362 | 熔融石英 |
| 第八曲面43 | -127.708 | 空气 |
请参阅图3至图5，图3为光学组件100一实施例的光学传递函数MTF图，图4为光学组件100的点列图，图5为光学组件100一实施例的波前图，由图3至图5可知，本实用新型实施例的光学组件100接近达到衍射极限，通过光学组件100后各个视场的聚焦光斑基本控制在衍射极限之内。
本实用新型提供一种加工设备，加工设备包括光学组件100。可以理解的，加工设备还可以包括聚焦镜、车床等结构。光束通过光学组件100后射入聚焦镜，聚焦镜将光束聚焦后投向车床上的工件。
本实用新型实施例的加工设备，能够良好校正多种像差，能够对激光光束进行放大，从而在光束聚焦之前，获得较大的光束直径，以提高光束聚焦之后的能量密度。
以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种光学组件，用于深紫外激光加工，其特征在于，所述光学组件包括：
第一镜片，所述第一镜片为双凸透镜；
第二镜片，所述第二镜片为双凹透镜；
第三镜片，所述第三镜片为弯月透镜，所述第三镜片的凹面朝向所述第二镜片；
第四镜片，所述第四镜片为双凸透镜；
其中，沿光束的光轴，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片以及所述第四镜片依次排列。
2.如权利要求1所述的光学组件，其特征在于，所述第一镜片包括第一曲面和第二曲面，所述第二镜片包括第三曲面和第四曲面，所述第三镜片包括第五曲面和第六曲面，所述第四镜片包括第七曲面和第八曲面，所述第一曲面、所述第二曲面、所述第三曲面、所述第四曲面、所述第五曲面、所述第六曲面、所述第七曲面以及所述第八曲面沿所述光束的传输方向依次排布，所述第一曲面的曲率半径为58.3969毫米，所述第二曲面的曲率半径为-294.537毫米，所述第一镜片在所述光轴上的中心厚度为2毫米；所述第三曲面的曲率半径为-14.299毫米，所述第四曲面的曲率半径为-14.438毫米，所述第二镜片在所述光轴上的中心厚度为5.780毫米；所述第五曲面的曲率半径为-19.325毫米，所述第六曲面的曲率半径为-12.933毫米，所述第三镜片在所述光轴上的中心厚度为5.991毫米；所述第七曲面的曲率半径为469.230毫米，所述第八曲面的曲率半径为-127.708毫米，所述第四镜片在所述光轴上的中心厚度为5.362毫米。
3.如权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述第一曲面、所述第二曲面、所述第三曲面、所述第四曲面、所述第五曲面、所述第六曲面、所述第七曲面以及所述第八曲面的曲率半径公差皆为±2％。
4.如权利要求2所述的光学组件，其特征在于，所述第一镜片在所述光轴上的中心厚度、所述第二镜片在所述光轴上的中心厚度、所述第三镜片在所述光轴上的中心厚度以及所述第四镜片在所述光轴上的中心厚度的公差皆为±0.01毫米。
5.如权利要求1或2中所述的光学组件，其特征在于，所述光束的波长为248nm时，所述第二镜片与所述第三镜片之间的距离为10.417毫米，所述第一镜片与所述第二镜片的间隔范围为[9.999mm，57.472mm]，所述第三镜片与所述第四镜片的间隔范围为[50.385mm，99.997mm]。
6.如权利要求5中所述的光学组件，其特征在于，所述光学组件的放大倍数为1时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为57.472mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为50.385mm；
所述光学组件的放大倍数为2时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为41.674mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为83.464mm；
所述光学组件的放大倍数为3时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为25.848mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为94.490mm；
所述光学组件的放大倍数为4时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为9.999mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为99.997mm。
7.如权利要求1或2中所述的光学组件，其特征在于，所述光束的波长为266nm时，所述第二镜片与所述第三镜片之间的距离为10.417毫米，所述第一镜片与所述第二镜片的间隔范围为[11.281mm，58.873mm]，所述第三镜片与所述第四镜片的间隔范围为[54.216mm，103.965mm]。
8.如权利要求7中所述的光学组件，其特征在于，所述光学组件的放大倍数为1时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为58.873mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为54.216mm；
所述光学组件的放大倍数为2时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为43.035mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为87.387mm；
所述光学组件的放大倍数为3时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为27.171mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为98.442mm；
所述光学组件的放大倍数为4时，所述第一镜片和所述第二镜片的间隔为11.281mm，所述第三镜片和所述第四镜片间隔为103.965mm。
9.如权利要求1中所述的光学组件，其特征在于，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片以及所述第四镜片的材料皆为熔融石英材料。
10.如权利要求1中所述的光学组件，其特征在于，所述第一镜片、所述第二镜片、所述第三镜片以及所述第四镜片皆设有增透膜。
11.一种加工设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项权利要求所述的光学组件。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322529578.3U CN221101167U (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 光学组件和加工设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202322529578.3U CN221101167U (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 光学组件和加工设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN221101167U true CN221101167U (zh) | 2024-06-07 |
Family
ID=91311425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202322529578.3U Active CN221101167U (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 光学组件和加工设备 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-09-18 CN CN202322529578.3U patent/CN221101167U/zh active Active
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant |