一种激光光束自动连续变焦扩束装置的制作方法

本技术涉及激光光束调节，具体涉及一种激光光束自动连续变焦扩束装置。

背景技术：

1、变焦激光扩束器是一种用于连续扩展激光束的直径和减小激光束的发散角的设备，通过改变工作透镜的光学空气间隔，可以实现激光束的连续变倍效果。变焦激光扩束广泛应用于半导体制造的工业激光光源领域，对于降低激光束能量密度，减小器件损耗，扩大激光传输距离，改善光斑能量分布有重要作用。

2、目前深紫外激光扩束器工作形式为：在激光器打开状态下，在光路中手动调节激光器1与透镜2的空气间隔以及透镜2与透镜3的空气间隔，来扩展激光束的直径和减小激光束的发散角，使激光束在经过透镜2和透镜3扩束后出射放大的光斑，如图1所示。深紫外激光属不可见激光，这样的调节方式光斑大小不便于控制，需要在实际操作中多次尝试调整才能调整到需求光斑尺寸，不利于提高光斑大小的尺寸精度，而且光束质量得不到保证，同时激光束可能对人身造成不可逆的伤害。

3、由于目前变焦激光扩束调节工作是机械式手动调节，在扩束工作距离变长超过5m以上时，实际调节过程中需要激光在打开的状态并且不断确认激光经扩束后在光路中的状态变化。激光在打开时，在没有控制和确认激光传播方向时，高能激光辐照可能会对操作人员造成伤害，安全性极低。同时，还需要操作人员在传播光路中不断观察光斑的大小和位置，操作人员需要在实际操作中多次尝试调整才能达到差不多的光斑效果。这样的调节方式大大增加了操作人员的工作难度和人身的危险程度，且工作效率非常低。

技术实现思路

1、针对机械式手动调节激光变焦扩束中存在的问题，本技术提供一种激光光束自动连续变焦扩束装置，该扩束装置以自动连续变焦扩束的方式对激光器发射的激光光束进行扩束，替代了操作人员的手动调节，提高了工作效率。

2、本实用新型提供的技术方案如下：

3、本实用新型提供一种激光光束自动连续变焦扩束装置，包括：激光器、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第一调节机构、第二调节机构、固定机构、支撑板和运动控制器；

4、所述激光器安装于所述支撑板上；

5、所述第一调节机构、第二调节机构和固定机构相对所述激光器激光光束的发射方向依次安装于所述支撑板上，其中，所述第一调节机构和第二调节机构滑动设置于所述支撑板上；

6、所述第一透镜安装于所述第一调节机构上，所述第二透镜安装于所述第二调节机构上，所述第三透镜安装于所述固定机构上，其中，所述第一透镜和第二透镜安装后呈正交设置，且，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜构成伽利略扩束；

7、所述运动控制器控制所述第一调节机构和/或第二调节机构带动所述第一透镜和/或第二透镜移动，改变第一透镜和第二透镜分别与所述第三透镜之间的间距以及所述第一透镜和第二透镜之间的间距，以对所述激光器发射的激光光束自动连续变焦扩束。

8、进一步优选地，所述第一调节机构包括第一安装组件和第一驱动组件；所述第二调节机构包括第二安装组件和第二驱动组件；

9、所述第一驱动组件和第二驱动组件分别设置于所述支撑板上，且所述第一驱动组件和第二驱动组件分别与所述运动控制器信号连接；

10、所述第一安装组件安装于所述第一驱动组件，所述第一透镜安装于所述第一安装组件；

11、所述第二安装组件安装于所述第二驱动组件，所述第二透镜安装于所述第二安装组件；

12、所述运动控制器控制所述第一驱动组件和/或第二驱动组件带动所述第一透镜和/或第二透镜移动。

13、进一步优选地，所述第一驱动组件包括第一电机、第一联轴器和第一丝杆；所述第二驱动组件包括第二电机、第二联轴器和第二丝杆；

14、所述第一电机和第二电机分别设置于所述支撑板上，且所述第一电机和第二电机分别与所述运动控制器信号连接；

15、所述第一丝杆通过所述第一联轴器与所述第一电机连接，所述第一安装组件与所述第一丝杆配合安装，所述第一电机驱动所述第一丝杆带动所述第一安装组件移动；

16、所述第二丝杆通过所述第二联轴器与所述第二电机连接，所述第二安装组件与所述第二丝杆配合安装，所述第二电机驱动所述第二丝杆带动所述第二安装组件移动。

17、进一步优选地，所述支撑板相对于所述第一丝杆设置有第一导轨，及相对于所述第二丝杆设置有第二导轨，所述第一导轨和第二导轨引导所述第一安装组件和第二安装组件的移动方向，以使所述第一透镜、第二透镜在运动过程中与所述第三透镜的光轴共轴。

18、进一步优选地，所述第一安装组件包括第一透镜框和第一滑块；所述第二安装组件包括第二透镜框和第二滑块；

19、所述第一滑块开设有与所述第一丝杆配合安装的第一安装孔，及开设有贯穿所述第二丝杆的第一通孔；所述第一滑块通过所述第一安装孔安装于所述第一丝杆上，及通过所述第一通孔贯穿所述第二丝杆，以使所述第一滑块置于所述第一导轨和第二导轨上；

20、所述第二滑块开设有与所述第二丝杆配合安装的第二安装孔，及开设有贯穿所述第一丝杆的第二通孔；所述第二滑块通过所述第二安装孔安装于所述第二丝杆上，及通过所述第二通孔贯穿所述第一丝杆，以使所述第二滑块置于所述第一导轨和第二导轨上；

21、所述第一透镜框安装于所述第一滑块上，所述第一透镜安装于所述第一透镜框上；

22、所述第二透镜框安装于所述第二滑块上，所述第二透镜安装于所述第二透镜框上。

23、进一步优选地，所述固定机构包括：第三透镜框和固定架；

24、所述固定架安装于所述支撑板上，所述第三透镜框安装于所述固定架上，所述第三透镜安装于所述第三透镜框上。

25、进一步优选地，所述第一透镜框、第二透镜框和第三透镜框分别为在其高度方向上可调节，经高度方向调节后的第一透镜框、第二透镜框和第三透镜框使安装后的第一透镜、第二透镜、第三透镜与所述激光器发射的激光光束共轴。

26、进一步优选地，所述第一透镜和第二透镜分别是弯月形柱面透镜。

27、进一步优选地，所述第一透镜的焦距小于所述第二透镜的焦距，所述第二透镜的焦距小于所述第三透镜的焦距。

28、进一步优选地，所述激光器发射的激光光束为矩形激光光束。

29、通过实用新型提供的激光光束自动连续变焦扩束装置，至少具有以下任一种优点：

30、1、通过运动控制器控制第一调节机构和/或第二调节机构带动第一透镜和/或第二透镜移动，改变第一透镜和第二透镜分别与第三透镜之间的间距以及第一透镜和第二透镜之间的间距，以对激光器发射的激光光束自动连续变焦扩束，实现了激光连续变焦的自动扩束调节；提高了工作效率，降低了操作人员的风险；

31、2、通过双导轨保证了在连续变倍调节过程中变倍前后激光光束能够保持光轴一致性；

32、3、第一透镜和第二透镜安装后呈正交设置，使该扩束装置可以实现在x、y方向上进行独立的、不同倍率的扩束调节；

33、4、该扩束装置可以根据工作条件要求实现光束连续变倍调节，不用每次单独设计和更换镜组。