準直鏡和擴束鏡
2019-09-24 13:06:01
準直鏡是針對點光源來說的，點光源在我們生活中很常見比如：點燃火柴發(fā)的光、老式手電筒的燈泡發(fā)的光。對于激光系統(tǒng)，我們討論的準直鏡，本質上是從能量傳輸光纖中產生的激光。
來自能量光纖的光是一個具有發(fā)散角的點光源。如果我們把這一點光源放在光纖準直鏡的焦點上，我們就會知道，從聚焦鏡(實際上是反向使用聚焦鏡)的焦點發(fā)出的光，經過準直鏡后會變成平行光。
那么光束通過準直鏡后的直徑是多在呢，答案是：2f*tag（1/2*θ）。如果發(fā)散角為10度，f=150 mm，則從準直器出來的光束直徑為2*150*tag（5度）=26.2466 mm。該公式對于使用焊接機振鏡的選擇具有重要的參考意義。
接著講光纖切激光割機行業(yè)的知識點：激光經過準直之后，進入光纖切割機的聚焦鏡。還是舉例說明比較直觀一點，比如準直鏡焦距是75mm，聚焦鏡焦距是150mm，75÷150=1/2，意思是說經過聚焦鏡之后聚焦光斑的面積相比于從剛從能量光纖出來的點光源的面積大一倍，能量密度是原來的1/2。
那為什么要降低能量密度？集中能量密度不是更好嗎？主要有幾個原因：
首先，如果聚焦透鏡的焦距較短，聚焦透鏡的焦距較淺，且焦深較淺容易導致深切割。
第二，焦距越短，焦點越小，狹縫越小，焊縫越小，不利于切割渣的脫落，導致切割。所以我們通常嘗試用120到150毫米的焦距來制作光纖切割機的聚焦鏡。另外，為什么我們不使用長焦距準直儀呢，原因之一是：對于長焦距光纖準直器，需要較大的透鏡直徑，這會導致機械設計繁瑣，光纖切割機的焦點非常敏感，一旦焦距偏離，就會出現切割現象。這就是為什么我們的普通光纖切割機的焦點一般在60到100毫米之間。
擴束鏡
擴束鏡也具有準直的功能，但是它是針對光束的。我國市場上的激光器主要有co2玻璃管、co2射頻管、yag激光器、qbh光纖激光器、355nm、532nm、1064nm激光器等。這些激光產生光束，并不是嚴格平行的光，眾所周知，擴束鏡可以擴大束腰半徑。在專業(yè)上，它是擴大束腰半徑，而束腰半徑和發(fā)散角的乘積是一個固定值，而束腰半徑增大(即光束擴展)減小發(fā)散角(達到準直)。結論是，經過N倍擴束鏡后，激光束的發(fā)散角減小到原來N的三分之一。例如，四倍擴束后，發(fā)散角減小到原來的1/4。這就是為什么我們盡可能多地使用擴束器。
擴束器包括：co2擴束器、532nm擴束器、355nm擴束器、1064nm擴束器、650nm擴束器。
準直鏡包含：光纖激光切割機準直鏡、光纖激光焊接機的準直鏡。
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