Comprehensive Guide to Optical Lenses

I. Podstawy: Czym są soczewki optyczne ?
Soczewki optyczne to elementy, które zmieniają kierunek rozchodzenia się światła poprzez załamanie lub odbicie.

Podstawowe funkcje:
Ogniskowanie, kolimacja, rozszerzanie wiązki, redukcja wiązki, obrazowanie i ochrona.

Typowe podstawowe kształty:

a.Soczewka wypukła:
Gruba w środku i cienka na krawędziach, co powoduje skupianie się światła (skupianie się w jednym punkcie).

b.Soczewka wklęsła:
Cienkie w środku i grube na krawędziach, co powoduje rozchodzenie się światła (rozprzestrzenianie się od środka na zewnątrz).

II. Typowe typy soczewek optycznych w przemyśle laserowym
Okna ochronne:

1. Lokalizacja: Zainstalowany u dołu głowicy lasera w celu ochrony wewnętrznych soczewek przed zanieczyszczeniem lub uszkodzeniem przez zanieczyszczenia.

2.Features: High transmittance, heat-resistant, and dirt-resistant.

3. Materiały powszechnie stosowane: kwarc, topiona krzemionka.

Focusing Lenses:

1. Funkcja: Koncentrowanie wiązek laserowych w małych punktach w celu zwiększenia gęstości energii, wykorzystywane do cięcia, spawania, znakowania itp.

2. Popularne ogniskowe: 50 mm, 100 mm, itd.

3. Materiał: Zwykle ZnSe (selenek cynku), idealny do laserów CO₂ o długości fali 10,6 μm.

Collimating Lenses:

1. Funkcja: zamiana rozbieżnych wiązek laserowych na światło równoległe w celu ich późniejszego skupienia.

2.Zastosowania: Lasery światłowodowe i głowice laserowe.

Beam Expanders:

Function: Increase laser beam diameter while reducing divergence angle, improving processing quality.

III. Comparison of Optical Lens Materials

Material Characteristics  Common Applications
Quartz High transmittance, heat-resistant, corrosion-resistant Protective windows, scanning mirrors
Fused Silica Ultra-low thermal expansion, high purity High-power lasers, ultrafast lasers
Szkło K9 Niski koszt, łatwość obróbki, ale słaba odporność na ciepło Ogólne obiektywy obrazowe, sprzęt pomiarowy
ZnSe (Selenek cynku) Wysoka przepuszczalność dla laserów CO₂ (10,6μm), krucha, toksyczna Cięcie laserem CO2, znakowanie laserem CO2
Szafir Ekstremalna twardość, odporność na zarysowania Okna najwyższej jakości, osłony ochronne

IV. Types of Optical Lens Coatings
Soczewki optyczne często posiadają specjalistyczne powłoki poprawiające parametry:

1. Powłoka antyrefleksyjna (AR): zmniejsza odbicie powierzchni, poprawia transmisję światła. Dostępne w opcjach jedno- lub wielopasmowych.

2.High-Reflective (HR) Coating: Reflects nearly all incident light within a specific wavelength range.

3.Beam Splitter Coating: Splits light into specific ratios (e.g., 50% reflection + 50% transmission).

4.DLC (Diamond-Like Carbon) Coating: Scratch- and corrosion-resistant, used for protective lenses.

V. Application Examples of Optical Lenses

Application Scenario Required Lens Types
Laser cutting machines Focusing lenses, protective windows, collimating lenses
Handheld laser welders Focusing lenses, protective windows
Laser marking machines Beam expanders, focusing lenses, field lenses
Lasery medyczne (np. dermatologiczne) Soczewki skupiające, okna ochronne
Mikroskopy, teleskopy, obiektywy fotograficzne Soczewki wypukłe/wklęsłe, soczewki sferyczne

VI. Optical Lens Selection Guide

1. How to Choose Focal Length?

Focal length determines a lens’s ability to focus laser beams, affecting spot size and processing depth.

Długość ogniskowej Characteristics Zalecane zastosowania
Krótkie (50mm, 75mm) Szybkie ustawianie ostrości, mały rozmiar plamki, duża gęstość energii Cięcie cienkich blach, precyzyjne spawanie
Średni (100 mm, 125 mm) Wyrównuje prędkość i głębokość cięcia Materiały o średniej grubości
Długie (150mm, 200mm) Głębsze skupienie, odpowiednie do głębokiej penetracji Cięcie grubych blach, głębokie spawanie

Prosta zasada:

Materiały cienkie: krótka ogniskowa.

Grube materiały: długa ogniskowa.

2. Jak wybierać materiały?

Consider laser wavelength and power density:

Characteristics Recommended Applications
Quartz 1064nm (fiber lasers) Heat-resistant, moderate cost, high damage threshold Fiber laser cutting/welding
ZnSe 10.6μm (CO₂ lasers) High IR transmittance, fragile CO₂ laser focusing lenses
Sapphire 1064nm & visible light Extreme hardness, scratch-resistant High-end protective windows
Fused Silica 266nm/355nm (UV), 532nm (green), 1064nm High purity, UV-resistant UV laser marking, green laser processing

3. Power Requirements for Lenses

Większa moc lasera wymaga lepszej odporności na ciepło i progów uszkodzeń laserowych.

Zakres mocy lasera Zalecana konfiguracja obiektywu
0–1500 W Okienko ochronne z kwarcu + standardowa soczewka skupiająca z powłoką AR
1500 W–3000 W Kwarc odporny na wysokie temperatury + soczewka skupiająca o dużej mocy
Powyżej 3000 W Soczewka kwarcowa premium + HR/powłoka anty-zanieczyszczeniowa
User guide

Lascia un commento