I. Основи: Какво представляват Оптични лещи?
Оптичните лещи са компоненти, които променят посоката на разпространение на светлината чрез пречупване или отражение.
Основни функции:
Фокусиране, колимиране, разширяване на лъча, намаляване на лъча, изобразяване и защита.
Често срещани основни форми:
a.Изпъкнала леща:
Дебела в центъра и тънка по краищата, което кара светлината да се сближава (фокусира се във фокусна точка).
b.Вдлъбната леща:
Тънка в центъра и дебела по краищата, което води до разсейване на светлината (разпространение навън от центъра).
II. Често срещани видове оптични лещи в лазерната индустрия
Защитни прозорци:
1. Местоположение: Инсталиран в долната част на лазерната глава, за да предпази вътрешните лещи от замърсяване или повреда от отломки.
2. Характеристики: Висока пропускливост, устойчивост на топлина и замърсяване.
3. Общи материали: кварц, разтопен силициев диоксид.
1. Функция: Концентриране на лазерни лъчи в малки точки за увеличаване на енергийната плътност, използвани за рязане, заваряване, маркиране и др.
2. Често срещани фокусни разстояния: 50 мм, 100 мм и др.
3. Материал: Обикновено ZnSe (цинков селенид), идеален за CO₂ лазери при 10,6 μm.
1. Функция: Преобразуване на разминаващите се лазерни лъчи в паралелна светлина за последващо фокусиране.
2. Приложения: Фибро лазери и лазерни глави.
Функция: Увеличаване на диаметъра на лазерния лъч, като същевременно се намалява ъгълът на отклонение, подобрявайки качеството на обработка.
III. Сравнение на материалите на оптичните лещи
| Материал | Характеристики | Често срещани приложения |
| кварц | Висока пропускливост, устойчива на топлина, устойчива на корозия | Защитни прозорци, огледала за сканиране |
| Разтопен силициев диоксид | Ултра ниско термично разширение, висока чистота | Високомощни лазери, ултрабързи лазери |
| К9 Стъкло | Ниска цена, лесна за обработка, но лоша устойчивост на топлина | Общи обективи за изображения, измервателно оборудване |
| ZnSe (цинков селенид) | Висока пропускливост за CO₂ лазери (10,6 μm), крехки, токсични | CO2 лазерно рязане, CO2 лазерно маркиране |
| Сапфир | Изключителна твърдост, устойчив на надраскване | Висококачествени прозорци, защитни капаци |
IV. Видове покрития на оптични лещи
Оптичните лещи често имат специализирани покрития за подобряване на производителността:
1. Антирефлексно (AR) покритие: Намалява отражението от повърхността, подобрява пропускането на светлина. Предлага се в еднолентови или многолентови варианти.
2. Високоотражателно (HR) покритие: Отразява почти цялата падаща светлина в рамките на определен диапазон на дължината на вълната.
3. Покритие за разделяне на лъча: Разделя светлината в специфични съотношения (напр. 50% отражение + 50% пропускане).
4. DLC (Диамантеноподобно въглеродно) покритие: Устойчиво на надраскване и корозия, използва се за защитни лещи.
V. Примери за приложение на оптични лещи
| Сценарий на приложение | Необходими типове обективи |
|---|---|
| Машини за лазерно рязане | Фокусиращи лещи, защитни прозорци, колимиращи лещи |
| Ръчни лазерни заваръчни апарати | Фокусиращи лещи, защитни прозорци |
| Машини за лазерно маркиране | Разширители на лъча, фокусиращи лещи, полеви лещи |
| Медицински лазери (напр. дерматология) | Фокусиращи лещи, защитни прозорци |
| Микроскопи, телескопи, обективи за фотоапарати | Изпъкнали/вдлъбнати лещи, сферични лещи |
VI. Ръководство за избор на оптични лещи
1. Как да изберем фокусно разстояние?
Фокусното разстояние определя способността на обектива да фокусира лазерните лъчи, влияейки върху размера на петното и дълбочината на обработка.
| Фокусно разстояние | Характеристики | Препоръчителни приложения |
|---|---|---|
| Къс (50 мм, 75 мм) | Бързо фокусиране, малък размер на петното, висока енергийна плътност | Рязане на тънки листове, прецизно заваряване |
| Среден (100 мм, 125 мм) | Балансира скоростта и дълбочината на рязане | Материали със средна дебелина |
| Дълъг (150 мм, 200 мм) | По-дълбок фокус, подходящ за дълбоко проникване | Рязане на дебели плочи, дълбоко заваряване |
Просто правило:
Тънки материали: Късо фокусно разстояние.
Дебели материали: Дълго фокусно разстояние.
2. Как да изберем материал?
Разгледайте дължината на вълната на лазера и плътността на мощността:
| Характеристики | Препоръчителни приложения | ||
|---|---|---|---|
| кварц | 1064nm (фибърни лазери) | Устойчив на топлина, умерена цена, висок праг на повреди | Рязане/заваряване с фибролазер |
| ZnSe | 10,6 μm (CO₂ лазери) | Висока инфрачервена пропускливост, крехкост | Фокусиращи лещи с CO₂ лазер |
| Сапфир | 1064nm и видима светлина | Изключителна твърдост, устойчив на надраскване | Висококачествени защитни прозорци |
| Разтопен силициев диоксид | 266nm/355nm (UV), 532nm (зелен), 1064nm | Висока чистота, устойчив на UV лъчи | UV лазерно маркиране, обработка със зелен лазер |
3. Изисквания за диоптрична сила на лещите
По-високата лазерна мощност изисква по-добра устойчивост на топлина и прагове на лазерно увреждане.
| Диапазон на мощността на лазера | Препоръчителна конфигурация на обектива |
|---|---|
| 0–1500 W | Кварцов защитен прозорец + стандартна фокусираща леща с AR покритие |
| 1500W–3000W | Кварцова леща с висока термоустойчивост + фокусираща леща с висока мощност |
| Над 3000W | Висококачествен кварцов + HR/противозамърсяващо покритие на лещата |