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 激光掃描系統(tǒng)是一種將時間信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎涗浛諉栃畔⒌南到y(tǒng)。它使某種信息通過光調(diào)制器對激光束調(diào)制后，經(jīng)光束掃描器和F-Theta激光聚焦鏡頭再接收形成一維或二維掃描圖像。它已被廣泛用于標刻機、導(dǎo)彈跟蹤瞄準、激光打印機、傳真機、集成電路激光圖形發(fā)生器等激光掃描精密設(shè)備中。

激光打標是激光技術(shù)的一個重要的應(yīng)用領(lǐng)域，它與傳統(tǒng)的刻蝕、機刻等打標方式相比，有許多優(yōu)點，如無污染、分辨率高、非接觸及標記永久保持等。激光束到達工件表面的瞬間，光能轉(zhuǎn)換為熱能，使工件表面材料熔融甚至汽化，從而標刻出相應(yīng)的圖案或標記。

   激光打標機的工作原理如圖1所示，激光器發(fā)出的高能量激光束依次經(jīng)過動方向互相垂直的X和Y掃描振鏡，入射到F-Theta物鏡，由F-Theta后到達工件表面。通過轉(zhuǎn)動X和Y掃描振鏡，可以控制激光束在工件表面的X和Y兩個方向上任意移動，實現(xiàn)矢量打標。振鏡式激光打標具有響應(yīng)速度快、打標速度快、打標質(zhì)量高等許多優(yōu)點。

 

圖1激光打標機工作原理圖

 

與普通成像物鏡不同，F(xiàn)-Theta鏡頭的像高與視場角成正比。如圖2所示鏡頭的視場角、焦距和像高滿足下式所示的關(guān)系：

              （1-1）

式中θ、f、y分別表示F-Theta鏡頭的視場角、焦距和像高。表示當F-Theta焦距一定時，像高y與視場角θ成正比，滿足線性關(guān)系。

 

圖2．F-Theta鏡頭原理圖

為滿足式（1-1）的線性掃描關(guān)系，同時校正F-Theta鏡頭的像差，往往需要多個透鏡合理布局；激光在透鏡表面的后反射點（圖3-圖6）能量高度集中，隨著工業(yè)使用中激光功率的不斷提升，如果后反射點聚焦在X\Y振鏡片上，會燒蝕振鏡片的反射膜層，造成系統(tǒng)透過率的大幅降低；如果后反射點聚焦在掃描鏡內(nèi)部鏡片上（圖6），造成明顯的熱透鏡效應(yīng)，該透鏡折射率隨著能量的積聚發(fā)生變化，直接改變掃描鏡的工作距離，反映為標記光斑變大、標記顏色變淺甚至無法標記。

 

圖3 后反射點示意1

 

圖4后反射點示意2

 

 

 

圖5后反射點示意3

 

 

圖6后反射點示意4

 

    綜上在設(shè)計F-theta平場掃描鏡時要仔細排查每個鏡片表面的后反射點，通過改變鏡片的曲率半徑盡量消除后反射點的不利影響。