ما هو دور الموسع في آلة وضع علامات بالليزر؟

في المسار البصري الدقيقآلة علامة بالليزر، هناك مكون بسيط على ما يبدو ولكن حاسمة - توسيع الحزمة. هذه المقالة سوف تتعمق في مبدأ العمل، والمعايير التقنية لتوسيع الحزمة،وتأثيرها الحاسم على عملية وضع علامة بالليزر.
أولاً، لفهم سبب ضرورة توسيع الشعاع، يجب أن ندرك أولاً أن شعاع الضوء الذي يخرج مباشرة من الليزر له خصائص متأصلة:
زاوية انقسام الشعاع: خلال عملية نقل الليزر ، فإنه ليس شعاعًا متوازيًا تمامًا. مع زيادة المسافة التي يسافر بها ، ينتشر تدريجياً.تُعرف هذه الزاوية المنتشرة بزاوية التباعد (وحدة(م.ر.د)
خصائص شعاع غاوس: توزيع طاقة شعاع الليزر في قطعه العرضي يتبع نمط غاوس.مما يعني أنه أكثر إشراقاً في الوسط ويتناقص تدريجياً نحو الحواف.
إذا تم استخدام هذا النوع من الأشعة المختلفة مباشرة للتسجيل ، فسوف تنشأ مشكلة خطيرة: سيتغير حجم النقطة المركزة مع المسافة العاملة.
عندما تكون المسافة قريبة: لم ينتشر شعاع الضوء بالكامل بعد. بعد أن يتم تركيزه بواسطة عدسة المجال ، تكون بقعة الضوء صغيرة ، وكثافة الطاقة مرتفعة ، والعلامة واضحة.
على مسافة طويلة: يكون شعاع الضوء منتشراً بشكل ملحوظ. حتى بعد التركيز بواسطة العدسة نفسها، ستصبح بقعة الضوء الناتجة أكبر، وسوف ينخفض كثافة الطاقة،مما يسبب أن تصبح خطوط العلامة أكثر سمكاً، ضبابية، وحتى غير قادرة على الوصول إلى عتبة المواد.
هذا يحد بشدة من نطاق العمل الفعلي (عمق المجال) لجهاز العلامة ،ويجعل من الصعب للغاية الحفاظ على نتائج علامة متسقة على قطع العمل في ارتفاعات مختلفة أو على الأسطح المنحنية.
II. الوظيفة الأساسية لموسع الشعاع هي معالجة القضايا المذكورة أعلاه. وظيفتها الأساسية هي:
تحويل شعاع الليزر المتصاعد ذو قطر أصغر إلى شعاع الليزر الخارجي ذو قطر أكبر ، زاوية انقسام أصغر (أقرب إلى المتوازية).
يشار إلى هذه العملية باسم "تكامل الشعاع" في البصريات.
المبدأ التقني: استنادا إلى نظام التلسكوب المعاكس
الأكثر شيوعًا من عدسات توسيع الشعاع هي الهياكل الكيبليرية أو الجليلية ، والتي تتكون من زوج من العدسات: عدسة متكاملة ذات طول محوري قصير (عدسة الدخول) وعدسة خروجي ذات طول محوري طويل.
الحدوث: شعاع الضوء ذو زاوية التباين يمر أولاً عبر عدسة متكافئة.هذا شعاع الضوء سوف يكون مركزا في البداية وتلتقي إلى نقطة واحدة من التركيز.
ترجمة: قبل أن يختلف الشعاع مرة أخرى، دعه يمر عبر العدسة الخارجة.سوف "سحب" الشعاع ويجعله يخرج بطريقة أكثر موازية.
لا يقتصر قطر شعاع الإخراج النهائي على أن يكون أكبر ولكن أيضا زاوية الانحراف مخفضة بشكل كبير.

الصيغة الرئيسية:
يتم تعريف أداء الموسع بواسطة اثنين من المعلمات الرئيسية:

نسبة التوسع (M):

من بينها ، f2 يمثل المسافة البؤرية للعدسة الخارجة ، f1 هو المسافة البؤرية للعدسة المنسقة ، D خارج هو قطر شعاع الخروج ، و D في هو قطر شعاع المدخل.مثلاً، يمكن لموسع شعاع 3x زيادة قطر شعاع الدخول ب 3 أضعاف.

ضغط زاوية التباين:

يتم ضغط زاوية التباين θ خارج شعاع الإخراج إلى 1/M من زاوية التباين θ في المدخل.هذا يعني أن 3x عمود توسيع يمكن أن تقلل من زاوية التباين إلى ثلث قيمتها الأصلية.

بعد أن يتم تثبيت شعاع الضوء بواسطة الموسع ، فإنه يدخل مرآة المسح والعدسة الميدانية (عدسة F-θ) ، وستحدث قفزة نوعية:
1للحصول على نقطة تركيز أصغر وتحسين دقة العلامة والقرار
ووفقا لنظرية الانعكاس البصري، فإن قطر d من النقطة المركزة هو تقريبا:

من بينها، λ يمثل طول موجة الليزر، f هو الطول المحرك للعدسة الميدانية، و D هو قطر شعاع الضوء الذي يدخل العدسة الميدانية.
الاستنتاج واضح: العدسة الموسعة تزيد من قطر D من شعاع الحادث على العدسة الميدانية ، وبالتالي تقلل مباشرة من حجم النقطة المركزة d.بقعة أصغر تعني خطوطاً أكثر دقة، وضوح رسومات أعلى وأحواض أكثر وضوحًا ، وهو أمر حاسم لتمييز رموز QR والنص الأصغر والشعار المعقد.

2زيادة عمق المجال وتوسيع نطاق العمل الفعال
عمق المجال يشير إلى نطاق المسافة المحورية التي يمكن الاحتفاظ بها بحجم بقعة مركزة مقبول. بعد التعاقد ، يكون للشعاع زاوية تباين صغيرة جداً ،لذا فإن حجم النقطة يتغير قليلاً جداً على مسافة انتشار طويلةهذا يسمح لجهاز وضع العلامات بالليزر بالتمييز على قطع العمل في ارتفاعات مختلفة وحتى على الأسطح ذات انحناءات معينة دون تعديل متكرر للطول البؤري.مع تحقيق نتائج واضحة ومتساويةهذا مهم بشكل خاص عند التعامل مع قطع العمل غير المتساوية على الصناديق في خط الإنتاج الآلي.
3حماية المكونات البصرية وزيادة كثافة الطاقة
تقليل كثافة الطاقة: يتم توسيع شعاع الليزر قبل دخول عدسة مرآة المسح.مما يؤدي إلى زيادة مساحة القسم العرضي وتقليل كثافة الطاقة (الطاقة لكل وحدة مساحة)هذا يقلل من الحمل الحراري على عدسة المرآة والأضرار المحتملة ، مما يطيل عمر الخدمة ، خاصة في تطبيقات وضع علامات الليزر عالية الطاقة.
تحسين استغلال الطاقة: النقطة المركزة الأصغر تعني طاقة أكثر تركيزًا ، مما يؤدي إلى كثافة طاقة أعلى على المادة عندما تكون قوة الليزر نفسها.هذا يجعل عملية العلامة أكثر كفاءة، أسرع، أو يسمح لتحقيق نفس تأثير العلامة مع طاقة أقل، وتوفير الطاقة وطول عمر الليزر.
الموسع الشعاعي الذي ليس فقط الأساس التقني لتحقيق علامة عالية الدقة وارتفاع الدقة، ولكن أيضا مفتاح لتوسيع قدرة التكيف من المعدات،حماية المكونات البصرية الأساسيةيمكن القول أنه بدون توسيع شعاع في آلة وضع علامات الليزر ، سيتم تقليل أدائها بشكل كبير.فهم وتطبيق الصحيح لموسع الشعاع هو جزء لا غنى عنه لتحسين أي نظام وضع علامات بالليزر.