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鼎鑫盛光学小编为您讲述激光如何进行准直,激光准直镜和激光聚焦镜的区别又在哪?

    激光是单波长的光源,具有良好的相干性能,在科研和工业等领域有着广泛的运用。激光光学泛指用于激光内外光路中的光学元件和器件,例如,激光聚焦镜、反射镜、扩束镜、激光切割头。为了让小伙伴们能直观地理解激光的聚焦和准直的概念。

    准直镜是针对点光源来说的,而所谓的点光源,我们在生活中见的比较多的如:火柴头点燃、老式手电筒的灯泡、从能量光纤中出来的激光。而对于我们工业激光行业来说,我们谈准直镜基本就是针对从能量传输光纤中出来的激光来谈的。

什么是激光的准直,激光准直和激光聚焦镜的区别

    从能量光纤出来的光,是一个点光源,是有发散角(θ)的,这个参数一般可以查到的。如果我们把这个点光源放置于光纤准直镜的焦点上,我们知道:从一个聚焦镜(准直镜其实际上把聚焦镜反过来用)的焦点上发出的光,经过聚焦镜之后就变成了平行光。很多人问我经过某个准直镜之后出来的光束直径是多大,今天我在这里给大家答案,就是2F*tag(1/2*θ),如发散角是10°,F=150mm,那么从准直镜出来的光束直径就=2*150*tag(5°)=26.2466mm。这个公式对于使用光纤传输的振镜是焊接机选择振镜是有参考意义的。继续往下讲就是光纤切割机行业人士想了解的东西了。经过光纤准直镜之后,激光进入光纤切割机的聚焦镜,按照理论来说,准直镜焦距÷聚焦镜焦距=聚焦后能量密度相对于之前的密度比,如:准直镜焦距是75mm,聚焦镜焦距是150mm,75÷150=1/2,就是说经过聚焦镜之后聚焦光斑的面积相比于从刚从能量光纤出来的点光源的面积大一倍,能量密度是原来的1/2。

什么是激光的准直,激光准直和激光聚焦镜的区别

    有人问,为什么要能量密度降低干啥啊,能量密度集中不是更好吗?这里有几个原因:

    第一:如果聚焦镜的焦距越短,聚焦镜的焦深就越浅,焦深浅就容易导致切不深。

    第二:焦距越短,聚焦点越小,切缝就越小,缝小不利于切割出来熔渣的掉落,导致切不透。所以我们一般尽量使用120-150mm之间的焦距去做光纤切割机的聚焦镜。另外我们为什么不用长焦距的准直镜,这里涉及到两个方面的原因:

    第一:用长焦距的光纤准直镜,需要更大的镜片直径,会导致机械设计比较麻烦。

    第二:用长焦距的光纤准直镜会导致在聚焦的时候,对光纤切割机的聚焦点很敏感,一旦偏离聚焦镜焦点一点点就会出现切不透的现象出现。这也就是我们一般光纤切割机的聚焦一般在:60-100mm之间的原因。

扩束

    实际应用中经常需要对激光光束进行扩束。要实现这一功能,至少需要两片透镜。大多数激光扩束镜采用伽利略式设计,由正透镜和负透镜组合而成。由于较低的扩展系数,简单、紧凑的结构而被广泛应用,扩束镜通过放大激光光束来实现更小的聚焦光斑。

    为了使相差最小化,最好选择这种平凸和平凹透镜,并且使他们平面的一侧面对放置。使用透镜的中心部分可进一步减小相差,因此选择较大尺寸的透镜会有帮助。这种扩束的设计称为伽利略式扩束。采用两片正焦距的凸透镜同样可以实现扩束功能,称为开普勒式扩束,但这种设计的尺寸更长。南京波长光电的BEX系列扩束镜规格齐全,也可依据客户的需求进行定制,另外也有一些特性需求的扩束镜如高功率光束扩束器,主要应用于1030-1090nm光纤激光器,扩束镜采用的熔融石英材料以满足高功率应用,通过C接口连接。除了固定变倍扩束镜外,还有能覆盖从紫外到红外的变倍扩束镜,变倍范围可按客户要求定制。


    聚焦镜

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