激光擴束鏡與準直鏡的詳細講解
日期：2018-10-23 09:46:37 | 人氣：12729
準直鏡是用于CO2激光和紅外光學系統(tǒng)的準直鏡，大部分說制作材料為銅。反射式和透射式準直鏡被用在光束傳遞系統(tǒng)中，準直鏡以維持激光諧振腔和聚焦光學元件之間的光束的準直性。反射式準直鏡一般使用的是銅制全反鏡，而透射式準直鏡則使用硒化鋅透鏡。準直鏡是針對點光源來說的，而所謂的點光源，我們在生活中見的比較多的如：火柴頭點燃、老式手電筒的燈泡、從能量光纖中出來的激光。而對于工業(yè)激光行業(yè)來說，準直鏡基本就是針對從能量傳輸光纖中出來的激光來談的。
從能量光纖出來的光，是一個點光源，是有發(fā)散角(θ)的，準直鏡這個參數(shù)一般可以查到的，如果我們把這個點光源放置于光纖準直鏡的焦點上，我們知道：從一個聚焦鏡(準直鏡其實際上把聚焦鏡反過來用)的焦點上發(fā)出的光，經(jīng)過聚焦鏡之后就變成了平行光;那么經(jīng)過某個準直鏡之后出來的光束直徑是是2F*tag(1/2*θ)，如發(fā)散角是10°，F(xiàn)=150mm，那么從準直鏡出來的光束直徑就=2*150*tag(5°)=26.2466mm。這個公式對于使用光纖傳輸?shù)恼耒R是焊接機選擇振鏡是有參考意義的。
經(jīng)過光纖準直鏡之后，激光進入光纖切割機的聚焦鏡，按照理論來說，準直鏡焦距÷聚焦鏡焦距=聚焦后能量密度相對于之前的密度比，如：準直鏡焦距是75mm，聚焦鏡焦距是150mm，75÷150=1/2，就是說經(jīng)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。
然后就講講擴束鏡了，擴束鏡也有準直的功能，但是擴束鏡是針對光束而言(有一定發(fā)散角的光束)。我們市面上很多激光器出來的擴束鏡的光是光束的，比方：CO2玻璃管、CO2射頻管、燈泵浦的YAG激光、帶有QBH的光纖激光器出來的激光、端面泵浦的355nm 532nm 1064nm的激光器等等，這些激光器出來的光都是光束，并且都不是嚴格的平行光(當一個激光器的光束質(zhì)量M2為1的時候，這個激光器的光就是沒有發(fā)散角的，但這只能是一個理想狀態(tài)的，在實際生活中是不存在的，一般市面上的激光器M2系數(shù)能到1.2就已經(jīng)很不錯了)。
下面我們就講講為什么擴束鏡能起到準直的作用，擴束鏡大家都知道，能把光束擴大，用專業(yè)的說法就是擴大光束束腰半徑，而激光擴束鏡的束腰半徑和發(fā)散角的乘積是一個定值，束腰半徑增加(即擴束)則發(fā)散角減小(達到準直的作用)，有一個結(jié)論，經(jīng)過一個N倍的擴束鏡之后，激光光束的發(fā)散角縮小為原來的N分之一，比方經(jīng)過一個4倍是擴束鏡之后，發(fā)散角就縮小為原來的1/4，這也是我們?yōu)槭裁幢M量用大一點倍數(shù)的擴束鏡的原因(前提是經(jīng)過擴束鏡之后光束的大小不要超出振鏡光斑的大小)。
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