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.
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.
1. Funkcja: zamiana rozbieżnych wiązek laserowych na światło równoległe w celu ich późniejszego skupienia.
2.Zastosowania: Lasery światłowodowe i głowice laserowe.
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 |