در مسیر نوری دقیقدستگاه علامت گذاری لیزراین مقاله به اصول کار، پارامترهای فنی گسترش دهنده پرتو،و تاثیر قاطع آن بر فرآیند علامت گذاری لیزر.
اول، برای درک اینکه چرا یک گسترش دهنده پرتو ضروری است، باید ابتدا تشخیص دهیم که پرتو نور مستقیماً از لیزر صادر می شود دو ویژگی ذاتی دارد:
زاویه انحراف پرتو: در طول فرآیند انتقال لیزر، این پرتو کاملا موازی نیست. با افزایش فاصله سفر، به تدریج گسترش می یابد.این زاویه گسترش به عنوان زاویه انحراف شناخته می شود (واحد(مردان)
ویژگی های پرتو گاوسی: توزیع انرژی پرتو لیزر در برش متقابل آن از الگوی گاوسی پیروی می کند.به این معنی که در مرکز درخشان است و به تدریج به سمت لبه ها کاهش می یابد.
اگر این نوع از پرتو متغیر به طور مستقیم برای علامت گذاری استفاده شود، یک مشکل جدی بوجود می آید: اندازه نقطه متمرکز با فاصله کار تغییر می کند.
هنگامی که فاصله نزدیک است: پرتو نور هنوز به طور کامل گسترش نیافته است. پس از تمرکز توسط لنز میدان، نقطه نور کوچک است، تراکم قدرت بالا است و علامت گذاری واضح است.
در فاصله های طولانی: پرتو به طور قابل توجهی گسترش یافته است. حتی پس از تمرکز توسط عینک یکسان، نقطه نور حاصل بزرگتر می شود، تراکم قدرت کاهش می یابد،باعث می شود خطوط علامت گذاری ضخیم تر شوند، مبهم و حتی قادر به رسیدن به آستانه مواد نیست.
این امر محدوده کاری موثر (عمق میدان) دستگاه علامت گذاری را به شدت محدود می کند.و باعث می شود بسیار دشوار است برای حفظ نتایج علامت گذاری سازگار بر روی قطعات در ارتفاع های مختلف و یا بر روی سطوح منحنی.
II. عملکرد اساسی گسترش دهنده پرتو این است که به مسائل فوق اشاره شود. عملکرد اصلی آن این است:
لیزر ورودی با قطر کوچکتر را به لیزر خروجی با قطر بزرگتر و زاویه انحراف کوچکتر (تقریباً موازی) تبدیل کنید.
این فرآیند در اپتیک به عنوان "تضامن شعاع" شناخته می شود.
اصل فنی: بر اساس یک سیستم تلسکوپ معکوس
شایع ترین لنز های گسترش دهنده پرتگاه ساختارهای کپلر یا گالیله هستند که شامل یک جفت لنز می شوند: یک لنز همبستگی با طول فوکال کوتاه (لنز ورودی) و یک لنز خروجی با طول فوکال طولانی.
برخورد: یک پرتو نور با زاویه انحراف ابتدا از طریق یک لنز همبستگی عبور می کند. با توجه به نوری هندسی،این پرتوی نور در ابتدا متمرکز خواهد شد و به یک نقطه ی تمرکز نزدیک می شود..
ترجمه: قبل از اينکه پرتو دوباره از هم جدا بشه، اجازه بدين که از داخل لنز خروجي رد بشهکه شعاع را به عقب بکشاند و آن را به صورت موازی تر خارج کند..
قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر قطر
فرمول کلیدی:
عملکرد گسترش دهنده پرتو توسط دو پارامتر کلیدی تعریف می شود:
نسبت انبساط (M):
در میان آنها، f2 فاصله کانونی لنز خروجی را نشان می دهد، f1 فاصله کانونی لنز همبستگی است، D out قطر پرتو خروجی است و D in قطر پرتو ورودی است.برای مثال، یک گسترش دهنده پرتو 3x می تواند قطر پرتو ورودی را 3 برابر افزایش دهد.
فشرده سازی زاویه انحراف:
زاویه انحراف θ از پرتو خروجی به 1/M از زاویه انحراف ورودی θ فشرده می شود.این بدان معنی است که یک گسترش دهنده 3x پرتو می تواند زاویه انحراف را به یک سوم از ارزش اصلی خود کاهش دهد.
III. پس از اینکه پرتو نور توسط گسترش دهنده پرتو به هم متصل می شود، به آینه اسکن و لنز میدان (لنز F-θ) وارد می شود و یک جهش کیفی رخ می دهد:
1برای به دست آوردن یک نقطه متمرکز کوچکتر و بهبود دقت علامت گذاری و وضوح
بر اساس تئوری انحراف نوری، قطر d نقطه متمرکز تقریباً:
در میان آنها، λ طول موج لیزر، f فاصله کانونی لنز میدان و D قطر پرتو نوری است که وارد لنز میدان می شود.
نتیجه گیری واضح است: لنز گسترش دهنده قطر D از پرتو برخورد بر روی لنز میدان را افزایش می دهد و در نتیجه به طور مستقیم اندازه نقطه متمرکز d را کاهش می دهد.يه نقطه کوچيک به معني خط هاي نازک تر است، وضوح گرافیکی بالاتر و لبه های تیزتر، که برای علامت گذاری کد های QR، متن های کوچک و لوگوهای پیچیده بسیار مهم است.
2. عمق میدان را افزایش دهید و محدوده کاری موثر را گسترش دهید
عمق میدان به محدوده فاصله محوری اشاره دارد که در آن می توان یک اندازه نقطه متمرکز قابل قبول را حفظ کرد. پس از همبستگی، پرتو یک زاویه انحراف بسیار کوچک دارد،بنابراین اندازه نقطه در فاصله ی طولانی تغییر می کند.این امکان را به دستگاه علامت گذاری لیزر می دهد تا بر روی قطعات مختلف در ارتفاعات مختلف و حتی بر روی سطوح دارای منحنی های خاص بدون تنظیم مکرر فاصله کانونی علامت گذاری کند.در حالی که هنوز هم به نتایج روشن و یکنواخت دست می یابیماین امر به ویژه در هنگام کار با قطعات ناهموار بر روی سینی ها در یک خط تولید خودکار مهم است.
3. از اجزای نوری محافظت کنید و تراکم برق را افزایش دهید
کاهش تراکم قدرت: پرتو لیزر قبل از ورود به لنز آینه اسکن گسترش می یابد.باعث افزایش مساحت برش متقابل آن و کاهش تراکم قدرت (قدرت در هر واحد منطقه)این باعث کاهش بار حرارتی روی لنز آینه و آسیب های احتمالی می شود و طول عمر آن را افزایش می دهد، به ویژه در کاربردهای علامت گذاری لیزر قدرتمند.
استفاده بهتر از انرژی: یک نقطه متمرکز کوچکتر به معنای انرژی متمرکزتر است، که منجر به تراکم قدرت بالاتر در مواد می شود زمانی که قدرت لیزر یکسان است.این کار روند علامت گذاری را کارآمدتر می کند، سریع تر، یا اجازه می دهد تا همان اثر علامت گذاری با قدرت کمتر به دست آید، صرفه جویی در انرژی و افزایش عمر لیزر.
گسترش دهنده پرتو، که نه تنها پایه فنی برای دستیابی به دقت بالا و نشان دادن با وضوح بالا، بلکه کلید گسترش سازگاری تجهیزات است،حفاظت از اجزای نوری هسته ایمی توان گفت که بدون گسترش دهنده پرتو در دستگاه علامت گذاری لیزر، عملکرد آن به شدت کاهش می یابد.درک و به درستی استفاده از شعاع گسترش بخش ضروری برای بهینه سازی هر سیستم علامت گذاری لیزر است.