准直镜和扩束镜
2019-09-24 13:06:01
准直镜是针对点光源来说的,点光源在我们生活中很常见比如:点燃火柴发的光、老式手电筒的灯泡发的光。对于激光系统,我们讨论的准直镜,本质上是从能量传输光纤中产生的激光。
来自能量光纤的光是一个具有发散角的点光源。如果我们把这一点光源放在光纤准直镜的焦点上,我们就会知道,从聚焦镜(实际上是反向使用聚焦镜)的焦点发出的光,经过准直镜后会变成平行光。
那么光束通过准直镜后的直径是多在呢,答案是:2f*tag(1/2*θ)。如果发散角为10度,f=150 mm,则从准直器出来的光束直径为2*150*tag(5度)=26.2466 mm。该公式对于使用焊接机振镜的选择具有重要的参考意义。
接着讲光纤切激光割机行业的知识点:激光经过准直之后,进入光纤切割机的聚焦镜。还是举例说明比较直观一点,比如准直镜焦距是75mm,聚焦镜焦距是150mm,75÷150=1/2,意思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。
那为什么要降低能量密度?集中能量密度不是更好吗?主要有几个原因:
首先,如果聚焦透镜的焦距较短,聚焦透镜的焦距较浅,且焦深较浅容易导致深切割。
第二,焦距越短,焦点越小,狭缝越小,焊缝越小,不利于切割渣的脱落,导致切割。所以我们通常尝试用120到150毫米的焦距来制作光纤切割机的聚焦镜。另外,为什么我们不使用长焦距准直仪呢,原因之一是:对于长焦距光纤准直器,需要较大的透镜直径,这会导致机械设计繁琐,光纤切割机的焦点非常敏感,一旦焦距偏离,就会出现切割现象。这就是为什么我们的普通光纤切割机的焦点一般在60到100毫米之间。
扩束镜
扩束镜也具有准直的功能,但是它是针对光束的。我国市场上的激光器主要有co2玻璃管、co2射频管、yag激光器、qbh光纤激光器、355nm、532nm、1064nm激光器等。这些激光产生光束,并不是严格平行的光,众所周知,扩束镜可以扩大束腰半径。在专业上,它是扩大束腰半径,而束腰半径和发散角的乘积是一个固定值,而束腰半径增大(即光束扩展)减小发散角(达到准直)。结论是,经过N倍扩束镜后,激光束的发散角减小到原来N的三分之一。例如,四倍扩束后,发散角减小到原来的1/4。这就是为什么我们尽可能多地使用扩束器。
扩束器包括:co2扩束器、532nm扩束器、355nm扩束器、1064nm扩束器、650nm扩束器。
准直镜包含:光纤激光切割机准直镜、光纤激光焊接机的准直镜。
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