I. Основы: Что такое Оптические линзы?
Оптические линзы — это компоненты, которые изменяют направление распространения света посредством преломления или отражения.
Основные функции:
Фокусировка, коллимация, расширение пучка, сужение пучка, визуализация и защита.
Распространенные базовые формы:
а.Выпуклая линза:
Толстый в центре и тонкий по краям, что позволяет свету сходиться (фокусироваться в точке фокуса).
б. Вогнутая линза:
Тонкий в центре и толстый по краям, что приводит к расхождению света (распространению от центра наружу).
II. Распространенные типы оптических линз в лазерной промышленности
Защитные окна:
1. Расположение: устанавливается в нижней части лазерной головки для защиты внутренних линз от загрязнения или повреждения мусором.
2.Особенности: высокая светопропускаемость, термостойкость и устойчивость к грязи.
3.Распространенные материалы: кварц, плавленый кварц.
1.Функция: концентрация лазерных лучей в небольшие точки для увеличения плотности энергии, используется для резки, сварки, маркировки и т. д.
2.Обычные фокусные расстояния: 50 мм, 100 мм и т. д.
3.Материал: обычно ZnSe (селенид цинка), идеально подходит для CO₂-лазеров на длине волны 10,6 мкм.
1.Функция: Преобразование расходящихся лазерных лучей в параллельный свет для последующей фокусировки.
2.Применение: Волоконные лазеры и лазерные головки.
Функция: Увеличение диаметра лазерного луча при одновременном уменьшении угла расхождения, что повышает качество обработки.
III. Сравнение материалов оптических линз
| Материал | Характеристики | Распространенные приложения |
| Кварц | Высокая светопропускаемость, термостойкость, коррозионная стойкость | Защитные окна, сканирующие зеркала |
| Плавленый кварц | Сверхнизкое тепловое расширение, высокая чистота | Лазеры высокой мощности, сверхбыстрые лазеры |
| Стекло К9 | Низкая стоимость, простота обработки, но плохая термостойкость | Объективы общего назначения, измерительное оборудование |
| ZnSe (селенид цинка) | Высокая пропускаемость для CO₂-лазеров (10,6 мкм), хрупкий, токсичный | Резка лазером CO2, маркировка лазером CO2 |
| Сапфир | Чрезвычайная твердость, устойчивость к царапинам | Высококачественные окна, защитные покрытия |
IV. Типы покрытий оптических линз
Оптические линзы часто имеют специальные покрытия для улучшения характеристик:
1.Антибликовое (AR) покрытие: уменьшает поверхностное отражение, улучшает светопропускание. Доступно в одно- или многополосном исполнении.
2. Высокоотражающее (HR) покрытие: отражает практически весь падающий свет в определенном диапазоне длин волн.
3. Покрытие светоделителя: разделяет свет в определенных соотношениях (например, 50% отражения + 50% пропускания).
4. Покрытие DLC (алмазоподобный углерод): устойчиво к царапинам и коррозии, используется для защитных линз.
V. Примеры применения оптических линз
| Сценарий применения | Требуемые типы линз |
|---|---|
| Станки лазерной резки | Фокусирующие линзы, защитные окна, коллиматорные линзы |
| Ручные лазерные сварочные аппараты | Фокусирующие линзы, защитные окна |
| Лазерные маркировочные машины | Расширители пучка, фокусирующие линзы, полевые линзы |
| Медицинские лазеры (например, дерматология) | Фокусирующие линзы, защитные окна |
| Микроскопы, телескопы, объективы камер | Выпуклые/вогнутые линзы, сферические линзы |
VI. Руководство по выбору оптических линз
1. Как выбрать фокусное расстояние?
Фокусное расстояние определяет способность объектива фокусировать лазерные лучи, влияя на размер пятна и глубину обработки.
| Фокусное расстояние | Характеристики | Рекомендуемые приложения |
|---|---|---|
| Короткий (50 мм, 75 мм) | Быстрая фокусировка, малый размер пятна, высокая плотность энергии | Резка тонкого листа, прецизионная сварка |
| Средний (100 мм, 125 мм) | Баланс скорости и глубины резания | Материалы средней толщины |
| Длинный (150мм, 200мм) | Более глубокая фокусировка, подходит для глубокого проникновения | Резка толстолистового металла, глубокая сварка |
Простое правило:
Тонкие материалы: Короткое фокусное расстояние.
Толстые материалы: Большое фокусное расстояние.
2. Как выбрать материал?
Рассмотрим длину волны лазера и плотность мощности:
| Характеристики | Рекомендуемые приложения | ||
|---|---|---|---|
| Кварц | 1064 нм (волоконные лазеры) | Термостойкость, умеренная стоимость, высокий порог повреждения | Резка/сварка волоконным лазером |
| ZnSe | 10,6 мкм (CO₂-лазеры) | Высокая пропускаемость ИК-излучения, хрупкий | Фокусирующие линзы CO₂-лазера |
| Сапфир | 1064 нм и видимый свет | Чрезвычайная твердость, устойчивость к царапинам | Высококачественные защитные окна |
| Плавленый кварц | 266 нм/355 нм (УФ), 532 нм (зеленый), 1064 нм | Высокая чистота, устойчивость к УФ-излучению | УФ-лазерная маркировка, обработка зеленым лазером |
3. Требования к питанию линз
Более высокая мощность лазера требует лучшей термостойкости и порога повреждения лазером.
| Диапазон мощности лазера | Рекомендуемая конфигурация объектива |
|---|---|
| 0–1500 Вт | Кварцевое защитное окно + стандартная фокусирующая линза с антибликовым покрытием |
| 1500 Вт–3000 Вт | Высокотемпературный кварц + мощная фокусирующая линза |
| Более 3000 Вт | Премиальный кварц + линзы с HR/антизагрязняющим покрытием |