激光工業加工、醫療、科研和測量應用等領域通常會使用振鏡掃描系統。激光束經過準直或擴束后入射到 X、Y 兩個方向的振鏡片上,再經過F-theta透鏡聚焦于工作面,如圖1。同時光束入射角與像面上的光斑位置滿足線性關系,從而通過控制入射光束的掃描角來控制聚焦光斑在像面上的位置。
圖1 激光打標機工作原理圖
與普通成像物鏡不同,F-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系:
y = f × θ (1)
式中 θ、f、y 分別表示F-Theta鏡頭的視場角、焦距和像高。當F-Theta焦距一定時,像高 y 與視場角 θ 成正比,滿足線性關系。
圖2 F-Theta鏡頭原理圖與實物圖
與場鏡相關的幾個顯著參數有入射激光波長、掃描幅面、場鏡焦距、入射激光口徑和聚焦光斑大小等。 常見的場鏡型號如SL-1064-110-163Q-D10。1064表示激光波長為1064 nm,Nd:YAG激光器;110表示場鏡掃描幅面是110 mm×110 mm;163表示場鏡焦距163 mm;Q表示場鏡材料為全石英,石英對激光吸收少,溫漂小;D10表示激光入射光束直徑為10 mm(在1/e2)。 選擇場鏡時,需要注意各參數之間的關系;掌握其使用技巧可以延長相關光學組件的使用壽命。
