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激光准直镜和扩束镜的区别是什么

作者:卡门哈斯激光 发布时间:2018-09-10 12:38:49
  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。而对于工业激光行业来说,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。
激光准直镜

  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;那么经过某个准直镜之后出来的光束直径是是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。

  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。

  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:①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;②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。

  然后就讲讲扩束镜了,扩束镜也有准直的功能,但是扩束镜是针对光束而言(有一定发散角的光束)。我们市面上很多激光器出来的光是光束的,比方:CO2玻璃管、CO2射频管、灯泵浦的YAG激光、带有QBH的光纤激光器出来的激光、端面泵浦的355nm 532nm 1064nm的激光器等等,这些激光器出来的光都是光束,并且都不是严格的平行光(当一个激光器的光束质量M2为1的时候,这个激光器的光就是没有发散角的,但这只能是一个理想状态的,在实际生活中是不存在的,一般市面上的激光器M2系数能到1.2就已经很不错了)。

  下面我们就讲讲为什么扩束镜能起到准直的作用,扩束镜大家都知道,能把光束扩大,用专业的说法就是扩大光束束腰半径,而激光的束腰半径和发散角的乘积是一个定值,束腰半径增加(即扩束)则发散角减小(达到准直的作用),有一个结论,经过一个N倍的扩束镜之后,激光光束的发散角缩小为原来的N分之一,比方经过一个4倍是扩束镜之后,发散角就缩小为原来的1/4,这也是我们为什么尽量用大一点倍数的扩束镜的原因(前提是经过扩束镜之后光束的大小不要超出振镜光斑的大小)。

  准直镜包含:光纤焊接机的准直镜和光纤切割机准直镜扩束镜包含:CO2扩束镜、532nm扩束镜、355nm扩束镜、1064nm扩束镜以及650nm扩束镜等。

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