一种多波长光学系统和一种激光退火装置
阅读：406发布：2023-01-19
专利汇可以提供一种多波长光学系统和一种激光退火装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种多 波长 光学系统和一种激光 退火 装置。此多波长光学系统包括：参考光路单元、至少一个待调节光路单元、焦面补偿单元以及聚焦单元；每个待调节光路单元的光路中均设置有一个焦面补偿单元；参考光路单元与待调节光路单元的光波长不相等；每个焦面补偿单元用于改变对应待调节光路单元的光路，使待调节光路单元的光束经过聚焦单元后均聚焦于第二焦面；参考光路单元的光束经过聚焦单元后聚焦于第一焦面，第二焦面与第一焦面共焦面。本实用新型的技术方案，通过焦面补偿单元改变待调节光路单元的光路，使聚焦单元对参考光路单元的光束和待调节光路单元的光束共焦面聚焦，降低了聚焦单元的设计难度，从而降低了聚焦单元的制造成本。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是一种多波长光学系统和一种激光退火装置专利的具体信息内容。
1.一种多波长光学系统，其特征在于，包括：参考光路单元、至少一个待调节光路单元、焦面补偿单元以及聚焦单元；
每个所述待调节光路单元的光路中均设置有一个所述焦面补偿单元；
所述参考光路单元与所述待调节光路单元的光波长不相等；
所述参考光路单元的光束经过所述聚焦单元后聚焦于第一焦面；
每个所述焦面补偿单元用于改变对应所述待调节光路单元的光路，使所述待调节光路单元的光束经过所述聚焦单元后均聚焦于所述第一焦面。
2.根据权利要求1所述的多波长光学系统，其特征在于，所述焦面补偿单元包括单个焦面补偿透镜或焦面补偿镜组。
3.根据权利要求2所述的多波长光学系统，其特征在于，所述参考光路单元的光束波长为第一波长，所述待调节光路单元的光束波长为第二波长时，所述焦面补偿单元包括单个焦面补偿透镜。
4.根据权利要求2所述的多波长光学系统，其特征在于，所述参考光路单元的光束波长为第一阈值波长范围，所述待调节光路单元的光束波长为第二阈值波长范围时，所述焦面补偿单元包括焦面补偿镜组。
5.根据权利要求3所述的多波长光学系统，其特征在于，所述第二波长小于所述第一波长时，所述单个焦面补偿透镜为凸凹透镜；所述第二波长大于所述第一波长时，所述单个焦面补偿透镜为凹凸透镜。
6.根据权利要求4所述的多波长光学系统，其特征在于，所述第二阈值波长范围小于所述第一阈值波长范围时，所述焦面补偿镜组为凸凹透镜组；所述第二阈值波长范围大于所述第一阈值波长范围时，所述焦面补偿镜组为凹凸透镜组。
7.根据权利要求1所述的多波长光学系统，其特征在于，所述参考光路单元包括沿光束传播方向依次排列的标准光源、标准光学前镜组和标准折弯反射镜；
所述标准光学前镜组用于调整所述标准光源发出的光束的能量、角度以及光斑尺寸；
所述标准折弯反射镜用于改变经所述标准光学前镜组调整后的光束的传播方向，使光束入射到所述聚焦单元。
8.根据权利要求7所述的多波长光学系统，其特征在于，所述待调节光路单元包括沿光束传播方向依次排列的待调节光源、待调节光学前镜组和合束镜；
所述待调节光学前镜组用于调整所述待调节光源发出的光束的能量、角度以及光斑尺寸；
所述合束镜用于将所述参考光路单元的光束与所述待调节光路单元的光束合为一束；
经过所述合束镜的光束入射到所述聚焦单元。
9.根据权利要求8所述的多波长光学系统，其特征在于，所述焦面补偿单元位于所述待调节光学前镜组与所述合束镜之间的光路中。
10.根据权利要求1所述的多波长光学系统，其特征在于，所述聚焦单元包括聚焦透镜组；
所述聚焦透镜组用于将所述参考光路单元的光束与所述待调节光路单元的光束分别聚焦。
11.根据权利要求10所述的多波长光学系统，其特征在于，所述聚焦透镜组包括多个材料相同的镜片。
12.根据权利要求11所述的多波长光学系统，其特征在于，所述聚焦透镜组的镜片材料为熔融石英。
13.根据权利要求11所述的多波长光学系统，其特征在于，所述聚焦透镜组的光束出射端包括光学平板。
14.一种激光退火装置，其特征在于，包括权利要求1-13任一项所述的多波长光学系统；
其中，所述多波长光学系统中的所述参考光路单元与所述待调节光路单元用于发出光波长范围不相等的两束激光；所述焦面补偿单元用于改变所述待调节光路单元的光路，使所述待调节光路单元的光束与所述参考光路单元的光束分别经过所述聚焦单元后共焦面；
还包括工件台，所述工件台位于所述参考光路单元与所述待调节光路单元的共焦面位置。
一种多波长光学系统和一种激光退火装置
技术领域
背景技术
[0003] 现有的光学系统中，为实现聚焦单元兼容多个波长，一般采用多种折射率不同的材料构成聚焦单元。具体的，图1是现有多波长光学系统的结构示意图。参见图1，该多波长光学系统包括两个波长的光源，可称为第一光源011和第二光源021，第一光源011发出的光经过第一光学前镜组012、第一折弯反射镜 013、合束镜023以及聚焦单元03照射到工件台040的表面；第二光源021发出的光经过第二光学前镜组022、合束镜023以及聚焦单元03照射到工件台040 的表面。其中，为使第一光源011发出的光和第二光源021发出的光经过上述光学元件后，最终在工件台040的表面共焦面聚焦，通常需要设计聚焦单元03 采用不同折射率的材料组合而成，从而导致聚焦单元03的设计难度较大，成本较高。
实用新型内容
实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种多波长光学系统和一种激光退火装置，可降低聚焦单元的设计难度，从而降低聚焦单元的制造成本。
[0005] 第一方面，本实用新型实施例提出一种多波长光学系统，该多波长光学系统包括：参考光路单元、至少一个待调节光路单元、焦面补偿单元以及聚焦单元；
[0006] 每个所述待调节光路单元的光路中均设置有一个所述焦面补偿单元；
[0007] 所述参考光路单元与所述待调节光路单元的光波长不相等；
[0008] 所述参考光路单元的光束经过所述聚焦单元后聚焦于第一焦面；
[0009] 每个所述焦面补偿单元用于改变对应所述待调节光路单元的光路，使所述待调节光路单元的光束经过所述聚焦单元后均聚焦于所述第一焦面。
[0010] 进一步地，所述焦面补偿单元包括单个焦面补偿透镜或焦面补偿镜组。
[0011] 进一步地，所述参考光路单元的光束波长为第一波长，所述待调节光路单元的光束波长为第二波长时，所述焦面补偿单元包括单个焦面补偿透镜。
[0012] 进一步地，所述参考光路单元的光束波长为第一阈值波长范围，所述待调节光路单元的光束波长为第二阈值波长范围时，所述焦面补偿单元包括焦面补偿镜组。
[0013] 进一步地，所述第二波长小于所述第一波长时，所述单个焦面补偿透镜为凸凹透镜；所述第二波长大于所述第一波长时，所述单个焦面补偿透镜为凹凸透镜。
[0014] 进一步地，所述第二阈值波长范围小于所述第一阈值波长范围时，所述焦面补偿镜组为凸凹透镜组；所述第二阈值波长范围大于所述第一阈值波长范围时，所述焦面补偿镜组为凹凸透镜组。
[0015] 进一步地，所述参考光路单元包括沿光束传播方向依次排列的标准光源、标准光学前镜组和标准折弯反射镜；
[0017] 所述标准折弯反射镜用于改变经所述标准光学前镜组调整后的光束的传播方向，使光束入射到所述聚焦单元。
[0018] 进一步地，所述待调节光路单元包括沿光束传播方向依次排列的待调节光源、待调节光学前镜组和合束镜；
[0019] 所述待调节光学前镜组用于调整所述待调节光源发出的光束的能量、角度以及光斑尺寸；
[0020] 所述合束镜用于将所述参考光路单元的光束与所述待调节光路单元的光束合为一束；
[0021] 经过所述合束镜的光束入射到所述聚焦单元。
[0022] 进一步地，所述焦面补偿单元位于所述待调节光学前镜组与所述合束镜之间的光路中。
[0023] 进一步地，所述聚焦单元包括聚焦透镜组；
[0024] 所述聚焦透镜组用于将所述参考光路单元的光束与所述待调节光路单元的光束分别聚焦。
[0025] 进一步地，所述聚焦透镜组包括多个材料相同的镜片。
[0026] 进一步地，所述聚焦透镜组的镜片材料为熔融石英。
[0027] 进一步地，所述聚焦透镜组的光束出射端包括光学平板。
[0028] 第二方面，本实用新型实施例提出一种激光退火装置，包括第一方面提供的多波长光学系统；
[0029] 其中，所述多波长光学系统中的所述参考光路单元与所述待调节光路单元用于发出光波长范围不相等的两束激光；所述焦面补偿单元用于改变所述待调节光路单元的光路，使所述待调节光路单元的光束与所述参考光路单元的光束分别经过所述聚焦单元后共焦面；
[0030] 还包括工件台，所述工件台位于所述参考光路单元与所述待调节光路单元的共焦面位置。
[0031] 本实用新型实施例提供了一种多波长光学系统，包括参考光路单元、至少一个待调节光路单元、焦面补偿单元以及聚焦单元；其中，参考光路单元与待调节光路单元的光波长不相等，参考光路单元的光束经过聚焦单元后聚焦于第一焦面；通过在每个待调节光路单元的光路中设置焦面补偿单元，焦面补偿单元用于改变对应的待调节光路单元的光路，使待调节光路单元的光束经过聚焦单元后均聚焦于上述第一焦面。因此，通过设置焦面补偿单元，使待调节光路单元的光束与参考光路单元的光束分别经过聚焦单元后共焦面。避免了现有光学系统中通过设计折射率不同的材料构成聚焦单元以实现不同波长的光束共焦面所导致的聚焦单元设计难度大，且成本较高的问题，降低了聚焦单元的设计难度，从而降低了聚焦单元的制造成本。附图说明
[0032] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033] 图1是现有多波长光学系统的结构示意图；
[0034] 图2是本实用新型实施例提供的一种多波长光学系统的结构示意图；
[0035] 图3是熔融石英的折射率-波长关系示意图；
[0036] 图4是未设置焦面补偿单元时，一种待调节光路单元的聚焦原理示意图；
[0037] 图5是设置焦面补偿单元时，一种待调节光路单元的聚焦原理示意图；
[0038] 图6是图4中待调节光路单元在第一焦面的弥散斑分布示意图；
[0039] 图7是图5中的待调节光路单元在第一焦面的弥散斑分布示意图；
[0040] 图8是本实用新型实施例提供的另一种多波长光学系统的结构示意图；
[0041] 图9是本实用新型实施例提供的又一种多波长光学系统的结构示意图；
[0042] 图10是未设置焦面补偿单元时，另一种待调节光路单元的聚焦原理示意图；
[0043] 图11是设置焦面补偿单元时，另一种待调节光路单元的聚焦原理示意图；
[0044] 图12是图11中待调节光路单元在第一焦面的弥散斑分布情况；
[0045] 图13是图9中参考光路单元在第一焦面的弥散斑分布情况；
[0046] 图14是本实用新型实施例提供的一种激光退火装置的结构示意图。
具体实施方式
[0047] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0048] 图2是本实用新型实施例提供的一种多波长光学系统的结构示意图。参照图2，该多波长光学系统包括：参考光路单元11、至少一个待调节光路单元12、焦面补偿单元141以及聚焦单元13；每个待调节光路单元12的光路中均设置有一个焦面补偿单元141；参考光路单元11与待调节光路单元12的光波长不相等；参考光路单元11的光束经过聚焦单元13后聚焦于第一焦面F11；每个焦面补偿单元141用于改变对应待调节光路单元12的光路，使待调节光路单元 12的光束经过聚焦单元13后均聚焦于第一焦面F11。
[0049] 其中，由于参考光路单元11与待调节光路单元12的波长不相等，使得聚焦单元13采用的材料和曲率半径相同的条件下，聚焦单元13对由参考光路单元11入射到其中的光束的折射率与由待调节光路单元12入射到其中的光束的的折射率不同，从而由聚焦单元13出射的参考光路单元11的光束的光学焦距和由聚焦单元13出射的待调节光路单元12的光学焦距不同，即两光束在不同的焦面聚焦。参考光路单元11的光束经过聚焦单元13后聚焦于第一焦面F11，对应形成标准光学焦距，待调节光路单元12的光束经过聚焦单元13后聚焦于待调节焦面，对应形成待调节光学焦距，焦面补偿单元141用于调节待调节光路单元12的光束，使其光束经过聚焦单元13后，聚焦面的位置由待调节焦面位置移动(示例性的，沿方向Z1移动)到第一焦面F11的位置，即焦面补偿单元141用于补偿标准光学焦距与待调节光学焦距之间的焦距差值，使参考光路单元11的光束与待调节光路单元12的光束经过聚焦单元13后共焦面。
[0050] 示例性的，图3是熔融石英的折射率-波长关系示意图。横轴代表波长λ，单位是纳米(nm),纵轴代表熔融石英的折射率n。参见图3，根据材料色散关系，熔融石英的折射率随入射到熔融石英的光束的波长的增大而减小，由此，针对相同的聚焦单元，即在同样的曲率半径条件下，入射到聚焦单元的光束的波长越大，聚焦单元对入射到其中的光束的折射率越小，对应光束的光学焦距越长。基于此，对于多波长光学系统，在短波长的光路单元中设置焦面补偿单元，使聚焦面(或称“焦点”)位置向后移动，可实现短波长光路单元与长波长光路单元共焦面；或者，在长波长的光路单元中设置焦面补偿单元，使聚焦面位置向前移动，可实现长波长光路单元与短波长光路单元共焦面。
[0051] 需要说明的是，这里的“向后”、“向前”为相对的概念，是针对聚焦面与聚焦单元的相对位置而言的，而非对空间位置的限定。其中，“向后”代表由聚焦面指向聚焦单元的方向，“向前”代表由聚焦单元指向聚焦面的方向。
[0052] 需要说明的是，图2中仅示例性的示出了待调节光路单元的数量为1，但并非对本实用新型实施例提供的多波长光学系统的限定。在其他实施方式中，待调节光路单元的数量可根据多波长光学系统的实际需求设置。
[0053] 示例性的，图4是未设置焦面补偿单元时，一种待调节光路单元的聚焦原理示意图。参照图4，未设置焦面补偿单元时，待调节光路单元的光束经聚焦单元13后聚焦于待调节焦面F10位置，此时，待调节焦面F10位置与参考光路单元的第一焦面F11位置不在同一位置，因此存在色差。
[0054] 示例性的，图5是设置焦面补偿单元时，一种待调节光路单元的聚焦原理示意图。参照图5，设置焦面补偿单元141时，待调节光路单元的光束先经过焦面补偿单元141，后经过聚焦单元13后聚焦于第一焦面F11位置，第一焦面 F11位置相对于待调节焦面F10位置向后移动，即待调节焦面F10沿远离聚焦单元13的方向Z1移动。因此，通过设置焦面补偿单元
141，可使待调节光路单元的聚焦面的位置与参考光路单元的聚焦面的位置均在第一焦面F11位置，即两光路单元在同一位置聚焦，从而消除色差。这样，避免了设计聚焦单元13 包括折射率不同的材料而导致的聚焦单元设计难度较大且成本较高的问题。
141，可使待调节光路单元的聚焦面的位置与参考光路单元的聚焦面的位置均在第一焦面F11位置，即两光路单元在同一位置聚焦，从而消除色差。这样，避免了设计聚焦单元13 包括折射率不同的材料而导致的聚焦单元设计难度较大且成本较高的问题。
[0055] 示例性的，图6是图4中待调节光路单元在第一焦面的弥散斑分布示意图，即未设置焦面补偿单元141时，待调节光路单元的光束在标准光束的聚焦面的弥散斑分布示意图。参照图6，P210代表光轴位置的弥散斑，P212代表边缘位置的弥散斑，P211代表在光轴和边缘中间一半的位置的弥散斑。示例性的，图 7是图5中的待调节光路单元在第一焦面的弥散斑分布示意图，即设置焦面补偿单元141时，待调节光路单元的光束在标准光束的聚焦面的弥散斑分布示意图。参照图7，P220代表代表光轴位置的弥散斑，P222代表边缘位置的弥散斑， P221代表在光轴和边缘中间一半的位置的弥散斑。对比图6和图7，设置焦面补偿单元
141后，三个位置的弥散斑的汇聚程度均增强，由于弥散斑越汇聚，代表此平面与待调节光路单元的聚焦面之间的距离越小，即参考光路单元的聚焦面与待调节光路单元的聚焦面趋于共焦面，从而，通过设置焦面补偿单元，在不对聚焦单元进行高难度设计的前提下消除了色差。
141后，三个位置的弥散斑的汇聚程度均增强，由于弥散斑越汇聚，代表此平面与待调节光路单元的聚焦面之间的距离越小，即参考光路单元的聚焦面与待调节光路单元的聚焦面趋于共焦面，从而，通过设置焦面补偿单元，在不对聚焦单元进行高难度设计的前提下消除了色差。
[0056] 可选的，待调节光路可以为多个，示例性的，图8是本实用新型实施例提供的另一种多波长光学系统的结构示意图。参照图8，多波长光学系统包括参考光路单元11和2个待调节光路单元12，每个待调节光路单元12的光路中均设置有一个焦面补偿单元141，从而可使2个待调节光路单元12的光束与参考光路单元11的光束经聚焦单元13后，均在第一焦面F11位置共焦面聚焦。
[0057] 需要说明的是，若多波长光学系统包括多个待调节光路单元，多个待调节光路单元的光束的波长可以相同，也可以各不相同，本实用新型实施例对此不作限定。
[0058] 需要说明的是，图8中仅示例性的示出了待调节光路单元的数量为2个，但并非对本实用新型实施例提供的多波长光学系统的限定。在其他实施方式中，可根据多波长光学系统的实际需求设置待调节光路单元的个数，本实用新型实施例对此不作限定。此外，参考光路单元与待调节光路单元是相对而言的，即在多波长系统中，可选定其中一个光路单元的聚焦面为第一焦面，即以此光路单元为参考光路单元；通过在其他的光路单元的光路中设置焦面补偿元件，以调节其他光路单元的聚焦面，使其他光路单元的聚焦面均被调节到第一焦面的位置，从而实现多个光路单元共焦面，即实现多波长系统的共焦面。
[0059] 可选的，继续参见图3或图8，参考光路单元11包括沿光束传播方向依次排列的标准光源111、标准光学前镜组112和标准折弯反射镜113；标准光学前镜组112用于调整标准光源111发出的光束的能量、角度以及光斑尺寸；标准折弯反射镜113用于改变经标准光学前镜组112调整后的光束的传播方向，使光束入射到聚焦单元13。
[0060] 其中，标准光学前镜组112可包括准直镜、扩束镜和匀光单元等光学元件。
[0061] 需要说明的是，图3或图8中仅示例性的示出了1个参考光路单元11包括 1个标准光学前镜组112和1个标准折弯反射镜113，但并非对本实用新型实施例提供的多波长光学系统的限定。在其他实施方式中，可以根据多波长光学系统的实际光路设置需求设置光学前镜组112和标准折弯反射镜113的数量。
[0062] 可选的，继续参见图3或图8，待调节光路单元12包括沿光束传播方向依次排列的待调节光源121、待调节光学前镜组122和合束镜123；待调节光学前镜组122用于调整待调节光源121发出的光束的能量、角度以及光斑尺寸；合束镜123用于将参考光路单元11的光束与待调节光路单元12的光束合为一束；经过合束镜123的光束入射到聚焦单元13。
[0063] 其中，待调节光学前镜组122可包括准直镜、扩束镜和匀光单元等光学元件。
[0064] 需要说明的是，图3或图8中仅示例性的示出了1个待调节光学前镜组122，但并非对本实用新型实施例提供的多波长光学系统的限定。在其他实施方式中，可以根据多波长光学系统的实际光路设置需求设置待调节光学前镜组122的数量。
[0065] 可选的，继续参见图3或图8，焦面补偿单元141位于待调节光学前镜组 122与合束镜123之间的光路中。
[0066] 如此设置，可将经待调节光学前镜组122调整后的光束的角度、能量以及光斑尺寸均符合多波长光学系统要求的光束入射到焦面补偿单元141，由焦面补偿单元141进行光学焦距的补偿，而不会影响其他的光学参数，从而简化了光路以及简化了待调节光路单元的聚焦面的调节过程。
[0067] 需要说明的是，在其他实施方式中，还可以根据多波长光学系统的实际需求设置焦面补偿单元141位于待调节光源121与合束镜123之间的其他位置。
[0068] 可选的，标准光源111用于发出波长为第一波长的光束，待调节光源121 用于发出波长为第二波长的光束，焦面补偿单元141包括单个焦面补偿透镜。
[0069] 其中，第一波长与第二波长不相等。
[0070] 示例性的，第一波长为808nm，第二波长为527nm。焦面补偿透镜用于调节 527nm的光路，使其经过聚焦单元13后与808nm的光束共焦面。此仅为示例性的说明，而非限定。
[0071] 可选的，标准光源用于发出波长为第一阈值波长范围的光束；待调节光源用于发出波长为第二阈值波长范围的光束；焦面补偿单元包括由多个透镜组成的焦面补偿镜组。
[0072] 其中，第一阈值波长范围与第二阈值波长范围不相等。
[0073] 示例性的，第一阈值波长范围为300nm-500nm，第二阈值波长范围为 500nm-800nm。焦面补偿镜组用于调节500nm-800nm波长范围的光路，使其经过聚焦单元13后与
300nm-500nm波长范围的光束共焦面。此仅为示例性的说明，而非限定。
300nm-500nm波长范围的光束共焦面。此仅为示例性的说明，而非限定。
[0074] 可选的，继续参见图4或图5，聚焦单元13包括聚焦透镜组；聚焦透镜组用于将参考光路单元的光束与待调节光路单元的光束分别聚焦。实现参考光路单元与待调节光路单元共焦面。
[0075] 可选的，聚焦透镜组包括多个材料相同的镜片。
[0076] 示例性的，聚焦透镜组可包括沿光路传播方向依次排列的第一聚焦镜片 151、第二聚焦镜片152、第三聚焦镜片153、第四聚焦镜片154以及第五聚焦镜片155。从而实现对参考光路单元的光束与待调节光路单元的光束分别聚焦，且共焦面。
[0077] 采用材料相同的镜片，可避免由于镜片材料的折射率不同带来的设计难度增大的问题，因此可简化聚焦单元的设计难度，从而简化其制作工艺。
[0078] 可选的，聚焦透镜组的镜片材料为熔融石英。
[0079] 采用熔融石英形成聚焦透镜组的镜片，技术成熟且成本较低。
[0080] 可选的，聚焦透镜组的光束出射端包括光学平板。
[0081] 示例性的，第五聚焦镜片155为光学平板，一方面能保护聚焦单元13的镜片，使其免受污染；另一方面，如果第五聚焦镜片155出现污染或损坏，方便维护或更换，且相对于存在凹凸设计的镜片而言，成本较低。
[0082] 可选的，待调节光路单元和参考光路单元的光束均为单个波长的光束的情况下，待调节光路单元的光束波长小于参考光路单元的光束波长时，焦面补偿单元为凸凹透镜；待调节光路单元的光束波长大于参考光路单元的光束波长时，焦面补偿单元为凹凸透镜。
[0083] 其中，凸凹透镜用于将待调节光路单元的聚焦面位置向后移动，实现待调节光路单元(短波长)的聚焦面与参考光路单元(长波长)的聚焦面在同一位置。
[0084] 示例性的，参照图3，待调节光路单元12的聚焦面位置沿远离聚焦单元13 的方向Z1移动，从而与参考光路单元11实现共焦面。
[0085] 示例性的，表1为图5中凸凹透镜与聚焦单元的镜片参数表。
[0086] 其中，前表面代表光线入射的表面，后边面代表光线出射的表面。
[0087] Stop面是指光阑面，image面是指像面(或最佳焦面)。半径是指表面的曲率半径，折射率是指这个表面后方(从光线传播方向来看，光线入射的一方为前，出射的一方为后)的介质的折射率，示例性的，空气的折射率为1，聚焦单元和凸凹透镜的镜片材料的折射率为1.56。厚度是指这个表面与下一个表面 (沿光线传播方向，光线由这个表面出射后，紧邻的入射的表面)中间的介质的厚度，其中，镜片厚度是指镜片的中心机械厚度，镜片之间的厚度是指空气间隔。有效口径是指这个表面的直径。
[0088] 示例性的，对应于表1中示出的镜片参数，在第一焦面位置得到的待调节光路单元的弥散斑分布情况如图7所示，与之对应的，未设置焦面补偿单元的弥散斑分布情况如图6所示。其中，弥散斑的聚焦程度可由均方根值RMS表示，均方根值RMS越小，表示弥散斑越汇聚，多波长光学系统的色差越小。
[0089] 表1图5中凸凹透镜与聚焦单元的镜片参数表
[0090]表面 半径(mm) 厚度(mm) 折射率 有效口径(mm)
Stop面 - 50.00 1.00 60.00
141前表面 108.03 12.40 1.56 62.30
141后表面 100.45 303.38 1.00 60.30
151前表面 486.97 15.00 1.56 78.92
151后表面 -740.00 3.00 1.00 78.70
152前表面 153.20 15.00 1.56 78.02
152后表面 1213.96 3.00 1.00 75.76
153前表面 85.04 15.25 1.56 72.75
153后表面 199.17 3.00 1.00 67.93
154前表面 48.82 19.87 1.56 61.86
154后表面 79.47 10.00 1.00 54.70
155前表面 - 6.35 1.56 45.37
155后表面 - 40.00 1.00 41.51
image面 - 0.00 1.00 4.30
Stop面 - 50.00 1.00 60.00
141前表面 108.03 12.40 1.56 62.30
141后表面 100.45 303.38 1.00 60.30
151前表面 486.97 15.00 1.56 78.92
151后表面 -740.00 3.00 1.00 78.70
152前表面 153.20 15.00 1.56 78.02
152后表面 1213.96 3.00 1.00 75.76
153前表面 85.04 15.25 1.56 72.75
153后表面 199.17 3.00 1.00 67.93
154前表面 48.82 19.87 1.56 61.86
154后表面 79.47 10.00 1.00 54.70
155前表面 - 6.35 1.56 45.37
155后表面 - 40.00 1.00 41.51
image面 - 0.00 1.00 4.30
[0091] 示例性的，表2为图6和图7中弥散斑的分布参数表。
[0092] 表2图6和图7中弥散斑的分布参数表
[0093]位置 RMS值
P210 0.458000
P211 0.464930
P212 0.487834
P220 0.002777
P221 0.002303
P222 0.003347
P210 0.458000
P211 0.464930
P212 0.487834
P220 0.002777
P221 0.002303
P222 0.003347
[0094] 其中，各数值代表各位置对应的均方根值RMS。
[0095] 由表2中的均方根值RMS对比可看出，设置焦面补偿单元后，三个不同位置(包括光轴位置P210、P220；边缘位置P211、P221；光轴和边缘中间一半的位置P212、P222)的弥散斑的均方根值RMS均减小，即弥散斑的汇聚程度均增大，即待调节光路单元在第一焦面的位置聚焦，因此使待调节光路单元与参考光路单元共焦面，消除了多波长光学系统的色差。
[0096] 其中，凹凸透镜用于将待调节光路单元的聚焦面位置向前移动，实现待调节光路单元(长波长)的聚焦面与参考光路单元(短波长)的聚焦面在同一位置。
[0097] 示例性的，图9是本实用新型实施例提供的又一种多波长光学系统的结构示意图。参照图9，待调节光路单元12的聚焦面位置沿靠近聚焦单元13的方向Z2移动，从而与参考光路单元11实现共焦面(共焦面的位置用F11示出)。
[0098] 示例性的，图10是未设置焦面补偿单元时，另一种待调节光路单元的聚焦原理示意图。参照图10，未设置焦面补偿单元时，待调节光路单元的光束经聚焦单元13后聚焦于待调节焦面F10位置，此时，待调节焦面F10位置与参考光路单元的第一焦面位置F11不在同一位置，因此存在色差。
[0099] 示例性的，图11是设置焦面补偿单元时，另一种待调节光路单元的聚焦原理示意图。参照图11，设置焦面补偿单元(凹凸透镜142)时，待调节光路单元的光束先经过焦面补偿单元142，后经过聚焦单元13后聚焦于第一焦面F11 位置，第一焦面F11位置相对于待调节焦面F20位置向后移动，即沿靠近聚焦单元13的方向Z2移动。此时，通过设置焦面补偿单元142，可使待调节光路单元的聚焦面与参考光路单元的聚焦面都在第一焦面F21位置，即两光路单元在同一位置聚焦，从而消除色差。这样，避免了设计聚焦单元13包括折射率不同的材料而导致的聚焦单元设计难度较大且成本较高的问题。
[0100] 示例性的，表3为图11中凹凸透镜与聚焦单元的镜片参数表。
[0101] 表3图11中凹凸透镜与聚焦单元的镜片参数表
[0102]表面 半径(mm) 厚度(mm) 折射率 有效口径(mm)
Stop面 - 50.00 1.00 60.00
142前表面 -216.19 18.00 1.56 61.95
142后表面 -206.978 297.78 1.00 64.05
161前表面 579.65 18.00 1.56 76.78
161后表面 -559.85 1.35 1.00 76.52
162前表面 145.39 15.23 1.56 75.85
162后表面 815.53 2.86 1.00 73.57
163前表面 84.41 15.51 1.56 70.73
163后表面 191.86 3.19 1.00 65.89
164前表面 47.81 18.00 1.56 60.22
164后表面 78.29 10.00 1.00 52.73
165前表面 - 6.35 1.56 43.68
165后表面 - 40.00 1.00 39.92
image面 - 0.00 1.00 3.80
Stop面 - 50.00 1.00 60.00
142前表面 -216.19 18.00 1.56 61.95
142后表面 -206.978 297.78 1.00 64.05
161前表面 579.65 18.00 1.56 76.78
161后表面 -559.85 1.35 1.00 76.52
162前表面 145.39 15.23 1.56 75.85
162后表面 815.53 2.86 1.00 73.57
163前表面 84.41 15.51 1.56 70.73
163后表面 191.86 3.19 1.00 65.89
164前表面 47.81 18.00 1.56 60.22
164后表面 78.29 10.00 1.00 52.73
165前表面 - 6.35 1.56 43.68
165后表面 - 40.00 1.00 39.92
image面 - 0.00 1.00 3.80
[0103] 表3中各参数的物理意义可参照对表1的说明理解，在此不再赘述。
[0104] 示例性的，对应于表3中示出的镜片参数，图12是图11中待调节光路单元在第一焦面的弥散斑分布情况。参照图12，P320代表光轴位置的弥散斑，P322 代表边缘位置的弥散斑，P321代表在光轴和边缘中间一半的位置的弥散斑。示例性的，图13是图9中参考光路单元在第一焦面的弥散斑分布情况。参照图13，P410代表光轴位置的弥散斑，P412代表边缘位置的弥散斑，P411代表在光轴和边缘中间一半的位置的弥散斑。
[0105] 示例性的，表4为图12和图13中弥散斑的分布参数表。
[0106] 表4图12和图13中弥散斑的分布参数表
[0107]位置 RMS值
P320 0.023250
P321 0.024178
P322 0.028110
P410 0.002687
P411 0.003125
P412 0.004712
P320 0.023250
P321 0.024178
P322 0.028110
P410 0.002687
P411 0.003125
P412 0.004712
[0108] 其中，各数值代表各位置对应的均方根值RMS。
[0109] 由表4中的各个位置的均方根值RMS可看出，各不同位置的弥散斑的均方根值RMS均较小(可以采用表1中均方根值RMS的范围为0.458-0.488作为现有光学系统中均方根值RMS的参考取值)，即弥散斑的汇聚程度均较大，即待调节光路单元的光束与参考光路单元的光束共焦面聚焦，消除了多波长光学系统的色差。
[0110] 需要说明的是，表1、表2表3以及表4中的各个参数数值仅为对镜片参数的示例性说明，而非限定。
[0111] 可选的，待调节光路单元和参考光路单元的光束均为阈值波长的光束的情况下，待调节光路单元的光束波长小于参考光路单元的光束波长时，焦面补偿单元为凸凹透镜组；待调节光路单元的光束波长大于参考光路单元的光束波长时，焦面补偿单元为凹凸透镜组。
[0112] 其中，通过透镜组对待调节光路单元的阈值波长范围内各个波长的光束进行调节，使各个波长的光束均聚焦到与第一焦面共焦面的位置，从而实现宽波段的共焦面光学系统。
[0113] 本实用新型实施例还提供了一种激光退火装置，示例性的，图14是本实用新型实施例提供的一种激光退火装置的结构示意图。参照图14，该激光退火装置包括上述实施方式提供的多波长光学系统，其中多波长光学系统中的参考光路单元11与待调节光路单元12用于发出光波长范围不相等的两束激光；焦面补偿单元141用于改变待调节光路单元12的光路，使待调节光路单元12的光束与参考光路单元11的光束分别经过聚焦单元后共焦面；还包括工件台040，工件台040位于参考光路单元与待调节光路单元的共焦面位置。如此设置，可利用多波长光学系统实现不同波长的激光束共聚焦，从而提高工件台表面的激光光束的能量密度，提高退火效率。
[0114] 本实用新型实施例提供的激光退火装置还具有上述多波长光学系统所具有的技术效果，在此不再赘述。
[0115] 注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
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