정밀한 광학 경로에서레이저 표시 기계이 기사에서는 빔 확장기의 작동 원리와 기술적 매개 변수,그리고 레이저 표시 과정에 결정적인 영향.
먼저, 빔 확장기가 왜 필요한지 이해하기 위해서는 먼저 레이저에서 직접 출력되는 빛 빔이 두 가지 고유한 특성을 가지고 있다는 것을 인식해야합니다.
빔 분광 각: 레이저 의 전송 과정 도중, 빔 은 완전 한 평행 빔 이 아니다. 빔 이 이동 하는 거리가 증가 할수록, 빔 은 점차 확산 된다.이 확산각은 분광각 (unit(mrad)
가우스 빔 특성: 레이저 빔의 에너지 분포는 가우스 패턴을 따릅니다.즉, 중심에서 가장 밝고 가장자리에 서서히 감소합니다..
이러한 종류의 분광선이 직접 표시를 위해 사용된다면 심각한 문제가 발생할 것입니다: 집중 지점의 크기는 작업 거리와 함께 변합니다.
멀리 떨어져 있을 때: 빛 빔 은 아직 완전 히 퍼져 있지 않다. 광장 렌즈 로 초점화 된 후, 빛 점 은 작고, 전력 밀도 는 높으며, 표시 는 분명 하다.
먼 거리에서: 빔은 크게 퍼져 있습니다. 같은 렌즈에 의해 초점을 맞춘 후에도, 결과 빛 지점이 더 커지고, 힘 밀도가 감소합니다.표기선이 두꺼워지게 만드는, 흐릿하고 물질의 문턱에 도달 할 수 없습니다.
이것은 표시 기계의 효과적인 작업 범위 (현장 깊이) 를 심각하게 제한합니다.그리고 다른 높이 또는 곡선 표면에 작업 조각에 일관된 표시 결과를 유지하는 것을 매우 어렵게 만듭니다..
II. 빔 확장기의 기본 기능은 앞서 언급한 문제들을 해결하는 것입니다. 그 핵심 기능은:
더 작은 지름의 침투 레이저 빔을 더 큰 지름, 더 작은 분광 각 (평행에 더 가깝다) 의 출력 레이저 빔으로 변환합니다.
이 과정은 광학에서 "빔 콜리메이션"으로 불립니다.
기술 원리: 뒤집어진 망원경 시스템 기반
가장 흔한 빔 확장 렌즈는 케플리어스 또는 갈릴리 구조이며, 렌즈의 쌍으로 구성됩니다: 짧은 초점 길이의 콜리마팅 렌즈 (입구 렌즈) 및 긴 초점 길이의 출력 렌즈.
발현: 분광각을 가진 빛선은 먼저 콜리마팅 렌즈를 통과합니다.이 빛 빔은 초기에 집중되고 하나의 초점으로 모입니다..
번역: 빔이 다시 갈라지기 전에, 출력 렌즈를 통과하도록 허용합니다.그것은 빔을 "돌아" 끌고 더 평행한 방식으로 밖으로 나오게 할 것입니다..
최종 출력 빔은 더 큰 지름뿐만 아니라 크게 감소 된 분광 각도 있습니다.
핵심 공식:
빔 확장기의 성능은 두 가지 주요 매개 변수로 정의됩니다.
확장 비율 (M):
그 중 f2는 출력 렌즈의 초점 거리를 나타내고, f1는 콜리마팅 렌즈의 초점 거리를 나타내고, D out는 출력 빔의 지름이고, D in는 입력 빔의 지름이다.예를 들어, 3x 빔 확장기는 입력 빔의 지름을 3배 증가시킬 수 있습니다.
디버전스 각 압축:
출력 빔의 분광각 θ는 입력 분광각 θ의 1/M로 압축된다.이것은 3x 빔 확장자가 원값의 1/3에 분광 각을 줄일 수 있다는 것을 의미합니다.
III. 빛 빔이 빔 확장기로 콜리메이트 된 후 스캔 거울과 필드 렌즈 (F-θ 렌즈) 에 들어가 질적 도약이 발생합니다.
1더 작은 집중 지점을 얻고 표시 정확도와 해상도를 향상시키기 위해
광적 분광 이론에 따르면, 중점점의 지름 d는 대략:
그 중 λ는 레이저 파장을 나타내고, f는 필드 렌즈의 초점 거리를 나타내고, D는 필드 렌즈로 들어가는 빛 빔의 지름이다.
결론은 분명합니다. 확장된 렌즈는 필드 렌즈에 부딪히는 빔의 지름 D를 증가시키고, 따라서 집중점 d의 크기를 직접적으로 감소시킵니다.더 작은 점은 더 얇은 선을 의미합니다., 더 높은 그래픽 해상도와 날카로운 가장자리는 QR 코드, 마이크로 텍스트 및 복잡한 로고를 표시하는 데 중요합니다.
2장면의 깊이를 높이고 효과적인 작업 범위를 확장
필드 깊이는 수용 가능한 집중점 크기를 유지할 수 있는 축적 거리 범위를 의미합니다. 콜리마이트 된 후, 빔은 매우 작은 분광 각을 가지고 있습니다.그래서 점 크기는 긴 전파 거리에 아주 약간 변합니다.이것은 레이저 표시 기계가 소화 거리를 자주 조정하지 않고 다른 높이의 작업 부품을 표시 할 수 있습니다.명확하고 균일한 결과를 달성하면서이것은 자동 생산 라인에서 트레이에 있는 불규칙한 작업 조각을 처리할 때 특히 중요합니다.
3광학 부품을 보호하고 전력 밀도를 높여
전력 밀도를 줄이는: 레이저 빔은 스캔 거울의 렌즈로 들어가기 전에 확장됩니다.그 가로단 면적의 증가와 전력 밀도 (지역 단위 당 전력) 의 감소이것은 거울 렌즈에 대한 열 부하를 줄이고 잠재적 인 손상을 줄이며 특히 고전력 레이저 표시 응용 프로그램에서 서비스 수명을 연장합니다.
에너지 사용량 향상: 더 작은 집중 지점은 더 집중된 에너지를 의미하며 레이저 파워가 동일할 때 재료의 더 높은 전력 밀도를 초래합니다.이것은 표시 과정을 더 효율적으로 만듭니다., 더 빨리, 또는 같은 표시 효과를 더 낮은 전력으로 달성 할 수 있습니다, 에너지를 절약하고 레이저의 수명을 연장합니다.
빔 확장기는 고정도 고해상도 표시를 위한 기술적 기초가 될 뿐만 아니라 장비의 적응력을 확장하는 열쇠입니다.핵심 광학적 구성 요소를 보호하는레이저 마크 머신에 빔 확장기가 없으면 그 성능이 크게 감소 할 것이라고 말할 수 있습니다.이해 및 올바르게 빔 확장자를 적용 하는 것은 어떤 레이저 표시 시스템을 최적화 하는 필수적인 부분입니다.