專利名稱：波長匹配光路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種波長匹配光路，涉及一種使兩種不同波長的光，對同一物面上的物體，經(jīng)同一成象物鏡，成象在同一象面上的技術(shù)領(lǐng)域。
在激光加工中，通常會碰到需要觀察和對準加工位置的問題。在紅外激光縮小投影成象加工中，因為紅外激光處于不可見光波段，加工前須使用可見光預(yù)先觀察對準加工位置。但是，由于紅外激光和可見光波長不同，紅外光波長比可見光波長長，在使用同一成象物鏡時，物鏡的焦距在用紅外光時比用可見光時長，從而使同一物面上的物體經(jīng)物鏡成象后，象面的位置不同，紅外光的象面比可見光的象面距物鏡較遠。這樣就會出現(xiàn)用可見光觀察對準的象面位置與紅外激光加工時的象面位置不一致的問題。為了解決這個問題，通常采用的方法有①根據(jù)波長不同，采用與所用波長相對應(yīng)的兩個物鏡，在使用中通過更換物鏡來使兩種光的象面一致；②使用變焦距物鏡，通過調(diào)焦來統(tǒng)一象面位置；③只用一個物鏡，先用可見光觀察對準加工位置后，再將加工面平移到紅外激光象面位置，進行激光加工。這些方法都存在操作復(fù)雜，以及在更換、調(diào)整和移動部件過程中可能產(chǎn)生位置偏差等缺點。中國專利CN1163177A介紹了一種激光加工裝置，它包括置于激光器與待加工物之間光路中的遮光板以及使該遮光板縮小成象在加工面上的透鏡和象轉(zhuǎn)印光學系統(tǒng)等。該裝置通過可變曲率反射鏡的象轉(zhuǎn)印光學系統(tǒng)實現(xiàn)激光加工過程中的可見光和激光的象面一致。但該方法存在可變曲率反射鏡制造成本高、系統(tǒng)復(fù)雜等缺點。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，制作成本低，易于操作，能使兩種不同波長光對同一物面上的物體，經(jīng)同一成象物鏡，成象在同一象面上的波長匹配光路。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到在縮小投影成象物鏡的物方光路上，即物面和成象物鏡之間，設(shè)置一組由光學元件組成的增程光路。增程光路由四個鍍有不同膜層的反射鏡組成，其中反射鏡1和4是半透半反鏡，鍍有可見光增透膜和紅外激光增反膜，反射鏡鏡2和3是全反鏡，鍍有紅外激光全反膜。通過增程光路增加長波長紅外激光的物距，從而使紅外激光的象面與可見光的象面一致。觀察對準時，照到物面物體上的可見光直接透過半透半反鏡1和4，經(jīng)物鏡成象在可見光象面上；激光加工時，照到物面物體上的紅外激光依次經(jīng)過反射鏡1、2、3和4反射，由于增加了物距，經(jīng)物鏡成象在與可見光相同的象面上。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比具有以下特點由于采用了四個反射鏡組成的增程光路增加了長波長紅外激光成象的物距，達到了對同一物面上的物體，經(jīng)同一物鏡成象，使紅外激光的象面與可見光的象面一致。這樣，只需用一個成象物鏡就能把兩種不同波長光的象面匹配在一起。并且，照到物體上的可見光只能透過半透半反鏡1和4，再經(jīng)物鏡成象在觀察對準象面上；照到物體上的紅外激光必然依次經(jīng)過反射鏡1、2、3和4反射后，增加了物距，再經(jīng)物鏡成象在與可見光的觀察對準象面一致的象面上。按本發(fā)明方法設(shè)計安裝的光路，不管是觀察對準還是激光加工，使用中不必再更換、調(diào)整或移動任何部件，消除了誤操作，加工位置準確，精度高，并且裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低。在激光加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。
附圖
是本發(fā)明波長匹配光路示意圖。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
如附圖所示，可見光和紅外激光兩種不同波長的光照到物面P上，使物面P上的物體經(jīng)成象物鏡L縮小投影成象在象面P′上。由于采用了鍍有不同膜層的四個反射鏡1、2、3和4所組成的增程光路來增加長波長紅外激光的成象物距，使可見光和紅外激光兩種不同波長的光經(jīng)物鏡L后，均成象在同一象面P′上。半透半反鏡1和4鍍有可見光增透膜和紅外激光增反膜，全反鏡2和3鍍有紅外激光全反膜。為調(diào)整方便，四個反射鏡的放置均使其法線與入射主光線成45°角。觀察對準時，照到物體上的可見光直接透過半透半反鏡1和4，經(jīng)物鏡L成象在象面P′上，可見光的物距是S，象距是S′；激光加工時，照到物體上的長波長紅外激光依次經(jīng)過反射鏡1、2、3和4反射后，增加了物距(a+b)，經(jīng)物鏡L成象在與可見光象面相同的象面P′上。紅外激光的物距是(S+a+b)，象距同樣是S′。增程光路所增加的物距(a+b)可根據(jù)實際使用的波長和物鏡倍率等參數(shù)計算得到。
在本發(fā)明的一個典型實施例中，波長匹配光路被用于一個掩模缺陷激光修正裝置中。這個裝置的加工目的是將物面P上的可調(diào)矩形光闌，經(jīng)物鏡L縮小成象在位于象面P′的掩模面上，對準掩模面上的缺陷，用紅外脈沖激光氣化掉缺陷。在這個裝置中，觀察對準用的可見光中心波長為0.55微米，激光加工用的YAG紅外脈沖激光波長為1.06微米，成象物鏡為40×顯微物鏡。經(jīng)計算得出，四個反射鏡對1.06微米紅外激光，相對于可見光增加的物距(a+b)為48.34毫米。這樣，通過波長匹配光路，把0.55微米和1.06微米兩個不同波長光的象面匹配到同一象面上，實際使用效果很好。
本發(fā)明的波長匹配光路也能應(yīng)用于紫外激光縮小投影成象加工中。仍然用可見光作觀察對準，那么，由于紫外激光的波長比可見光的波長短，同一成象物鏡的焦距在用紫外激光時比用可見光時短，對同一物面上的物體來說，紫外激光的象面比可見光的象面距物鏡較近。在實際使用中，應(yīng)以紫外激光的成象面為基準象面，使照到物體上的紫外激光沿光軸直接透過半透半反鏡1和4，經(jīng)物鏡L成象在象面P′上；而用四個反射鏡組成的增程光路增加可見光的成象物距，使照到物體上的可見光依次經(jīng)過反射鏡1、2、3和4反射后，經(jīng)物鏡L將可見光的象面匹配到紫外光的象面P′上。四個反射鏡所鍍膜層也應(yīng)作相應(yīng)改變，即半透半反鏡1和4應(yīng)鍍紫外激光增透膜和可見光增反膜，全反鏡2和3應(yīng)鍍可見光全反膜。
此發(fā)明不僅適用于激光加工，也適用于其它的需將兩種不同波長光的成象面匹配在同一象面的情況。
權(quán)利要求
1.一種使兩種不同波長的光，對同一物面(P)上的物體，經(jīng)同一縮小投影成象物鏡(L)，成象在同一象面(P′)上的波長匹配光路，其特征為在物方光路上，即在物面(P)與成象物鏡(L)之間，設(shè)置一組由光學元件組成的增程光路，增加較長波長光的物距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長匹配光路，其特征為在物面(P)與物鏡(L)之間，設(shè)置四個反射鏡，即半透半反鏡(1)和(4)，全反鏡(2)和(3)組成增程光路，每個反射鏡的放置都使其法線與入射主光線成45°角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的波長匹配光路，其特征在于較長波長光為紅外激光，較短波長光為可見光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波長匹配光路，其特征在于半透半反鏡(1)和(4)鍍有可見光增透膜和紅外激光增反膜，全反鏡(2)和(3)鍍有紅外激光全反膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的波長匹配光路，其特征在于較長波長光為可見光，較短波長光為紫外激光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波長匹配光路，其特征在于半透半反鏡(1)和(4)鍍有紫外激光增透膜和可見光增反膜，全反鏡(2)和(3)鍍有可見光全反膜。
全文摘要
本發(fā)明是一種波長匹配光路,屬于一種使兩種不同波長的光,對同一物面上的物體,經(jīng)同一成象物鏡,成象在同一象面上的技術(shù)領(lǐng)域。其特征是通過在物面和物鏡之間增設(shè)由四個鍍有不同膜層的反射鏡組成的增程光路,增加較長波長光的物距,來達到使兩種不同波長光的象面一致。本發(fā)明提供的方法結(jié)構(gòu)簡單,安裝容易,制作成本低,消除了誤操作,加工位置準確,精度高。在激光加工等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。
文檔編號B23K26/04GK1275462SQ9911489
公開日2000年12月6日 申請日期1999年5月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月27日
發(fā)明者侯德勝, 馮伯儒, 張鳳鳴 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所