长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜.pdf

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1、第33卷第2期光学学报Vol_33，No．22013年2月ACTAOPTICASINICAFebruary，2013长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜王仲勋潘一鸣尹韶云邓启凌史立芳杜春雷吴钦章／中国科学院光电技术研究所，四川成都610209、＼中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆401122／摘要受限于传统激光加工透镜焦深与焦斑大小的矛盾关系，分辨率与加工深度很难同时获得提升。提出一种通过对不同焦距的菲涅耳透镜相位采样组合形成长焦深、高分辨激光加工聚焦透镜的设计方法。针对10．6m的激光加工波长，采用自编的程序设计了一个通光口径为11mm、中心焦距为47mm的激光纸张

2、打孔透镜，并开展了相应的实验加工与测试。结果表明，该透镜与具有相同口径和焦距的传统透镜相比，焦深增加了2倍，并且在整个焦深范围内焦斑尺寸保持着与普通透镜相近的分辨率。该透镜实现简单，为大深度、高分辨的激光加工提供了可行的途径，在激光加工领域有较好的应用前景。关键词光学制造；长焦深；高分辨；激光加工；衍射元件中图分类号0439文献标识码Adoi：10．3788／A0S2O1333．0222004LaserProcessingLensofLongFocalDepthandHighResolutionWangZhongxun·PanYimingYinShaoyunDeng

3、QilingShiLifangDuChunleiWuQinzhang／InstitutionofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSciences，ChengdU，Sichuan610209，China、＼。ChongqingInstituteofGreenandIntelligentTechnology，Chongqing401122，China／AbstractLimitedbythecontraryrelationshipofthefoca1depthandthefocalsize，itiShardtoenlargeth

4、efabricationdepthwhilekeepinghighresolutionforlaserprocessing．Tosolvethisproblem，adesignmethodforrealizingFresnellenswithlongfocaldepthandsmallfocalsizebyphasesamplingandCOmbinationisproposed．Alaserprocessinglensfordrillingholesonpaperwithapertureof11mmandcenterfocallengthof47mm，workin

5、gatthewavelengthof10．6“m，isdesignedbyusingahomemadeprogram．Thenitisfabricatedandtested．Theexperimentresultsshowthat。comparedwithtraditionallenswiththesameaperture，thislenshasa2timeslongerfoca1depth。andthefoca1sizeiSsimilartothatofthetraditionallensalongtheentirefocaldepth．ThislensiSsim

6、pletorealizeanditprovidesafeasiblewaytoachievelongfocaldepthandhighresolutionsynchronously．Theadvantagesmakeitwithgreatapplicationpotentialinthefieldoflaserprocessing．Keywordsopticalfabrication；longfocaldepth；highresolution；laserprocessing；diffractiveopticalelementsOCIScodes220．4000；14

7、0．339O；050．1965；050．13801引言焦透镜有着强烈的需求。目前，已经有很多种方法用来增加聚焦透镜的近年来，随着大功率激光器性能不断地提高，激光切割卜、钻：fLE与精密加工[等应用迅速发展。焦深。1954年，McLeod[8提出了轴锥镜的概念，平然而，传统透镜焦深和焦斑存在制约关系，增加焦面波入射到此类器件后变成锥面波，出射后可以在很大的范围内保持光斑尺寸基本不变。然而，形成深必然引起焦斑尺寸的扩大，在很多情况下无的锥面波在轴上的光强随传播距离呈线性趋势增法满足激光加工的要求，故对于长焦深、高分辨的聚收稿日期：2012—08—27；收到修改稿日期