I. Basisprincipes: Wat zijn Optische lenzen?
Optische lenzen zijn onderdelen die de richting van de lichtvoortplanting veranderen door middel van refractie of reflectie.
Primaire functies:
Focussen, collimeren, bundeluitbreiding, bundelverkleining, beeldvorming en bescherming.
Veel voorkomende basisvormen:
a.Convexe lens:
Dik in het midden en dun aan de randen, waardoor het licht convergeert (scherp wordt in één brandpunt).
b.Concave lens:
Dun in het midden en dik aan de randen, waardoor het licht vanuit het midden naar buiten verspreidt.
II. Veelvoorkomende soorten optische lenzen in de laserindustrie
Beschermende vensters:
1. Locatie: Geïnstalleerd aan de onderkant van de laserkop om interne lenzen te beschermen tegen verontreiniging of schade door vuil.
2. Eigenschappen: Hoge transmissie, hittebestendig en vuilafstotend.
3. Gebruikelijke materialen: kwarts, gesmolten silicium.
1. Functie: concentreert laserstralen in kleine plekken om de energiedichtheid te vergroten, gebruikt voor snijden, lassen, markeren, enz.
2. Gebruikelijke brandpuntsafstanden: 50 mm, 100 mm, enz.
3. Materiaal: meestal ZnSe (zinkselenide), ideaal voor CO₂-lasers bij 10,6 μm.
1. Functie: Divergerende laserstralen omzetten in parallel licht voor daaropvolgende focussering.
2. Toepassingen: Vezellasers en laserkoppen.
Functie: Vergroot de diameter van de laserstraal en verklein tegelijkertijd de divergentiehoek, waardoor de verwerkingskwaliteit verbetert.
III. Vergelijking van optische lensmaterialen
| Materiaal | Kenmerken | Veelvoorkomende toepassingen |
| Kwarts | Hoge transmissie, hittebestendig, corrosiebestendig | Beschermende vensters, scanspiegels |
| Gefuseerde silica | Ultralage thermische uitzetting, hoge zuiverheid | Hoogvermogenlasers, ultrakorte lasers |
| K9 Glas | Goedkoop, gemakkelijk te verwerken, maar slechte hittebestendigheid | Algemene beeldlenzen, meetapparatuur |
| ZnSe (zinkselenide) | Hoge transmissie voor CO₂-lasers (10,6 μm), kwetsbaar, giftig | CO2 lasersnijden, CO2 lasermarkeren |
| Saffier | Extreem hard, krasbestendig | Hoogwaardige ramen, beschermhoezen |
IV. Soorten optische lenscoatings
Optische lenzen zijn vaak voorzien van speciale coatings om de prestaties te verbeteren:
1. Antireflectiecoating (AR): vermindert oppervlaktereflectie en verbetert de lichttransmissie. Verkrijgbaar in single- of multiband-uitvoering.
2. Hoge reflecterende (HR) coating: reflecteert bijna al het invallende licht binnen een specifiek golflengtebereik.
3.Beam Splitter Coating: Splitst licht in specifieke verhoudingen (bijv. 50% reflectie + 50% transmissie).
4.DLC (Diamond-Like Carbon) coating: kras- en corrosiebestendig, gebruikt voor beschermende lenzen.
V. Toepassingsvoorbeelden van optische lenzen
| Toepassingsscenario | Vereiste lenstypen |
|---|---|
| Lasersnijmachines | Focuslenzen, beschermvensters, collimatorlenzen |
| Draagbare laserlassers | Focusserende lenzen, beschermende vensters |
| Lasermarkeermachines | Straalvergroters, focuslenzen, veldlenzen |
| Medische lasers (bijv. dermatologie) | Focusserende lenzen, beschermende vensters |
| Microscopen, telescopen, cameralenzen | Convexe/concave lenzen, sferische lenzen |
VI. Keuzegids voor optische lenzen
1. Hoe kies je de brandpuntsafstand?
De brandpuntsafstand bepaalt hoe goed een lens laserstralen kan focussen, en heeft invloed op de beeldpuntgrootte en de verwerkingsdiepte.
| Brandpuntsafstand | Kenmerken | Aanbevolen toepassingen |
|---|---|---|
| Kort (50 mm, 75 mm) | Snelle focus, kleine spotgrootte, hoge energiedichtheid | Dun plaat snijden, precisielassen |
| Middelgroot (100 mm, 125 mm) | Balans tussen snelheid en snijdiepte | Middeldikke materialen |
| Lang (150 mm, 200 mm) | Diepere focus, geschikt voor diepe penetratie | Dik plaat snijden, diep lassen |
Simpele regel:
Dunne materialen: Korte brandpuntsafstand.
Dikke materialen: Lange brandpuntsafstand.
2. Hoe kies je materiaal?
Houd rekening met de golflengte en de vermogensdichtheid van de laser:
| Kenmerken | Aanbevolen toepassingen | ||
|---|---|---|---|
| Kwarts | 1064nm (vezellasers) | Hittebestendig, gematigde kosten, hoge schadegrens | Vezellaser snijden/lassen |
| ZnSe | 10,6 μm (CO₂-lasers) | Hoge IR-transmissie, kwetsbaar | CO₂ laser focuslenzen |
| Saffier | 1064nm & zichtbaar licht | Extreem hard, krasbestendig | Hoogwaardige beschermende ramen |
| Gefuseerde silica | 266nm/355nm (UV), 532nm (groen), 1064nm | Hoge zuiverheid, UV-bestendig | UV-lasermarkering, groene laserbewerking |
3. Vermogensvereisten voor lenzen
Een hoger laservermogen vereist een betere hittebestendigheid en lagere schadedrempels voor de laser.
| Laservermogensbereik | Aanbevolen lensconfiguratie |
|---|---|
| 0–1500W | Kwarts beschermend venster + standaard AR-gecoate focuslens |
| 1500W–3000W | Zeer hittebestendige kwarts + krachtige focuslens |
| Boven 3000W | Premium kwarts + HR/anti-contaminatie gecoate lens |