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激光扩束镜的工作原理及作用

  激光扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从激光器发出的激光束具有一定的发散角,对于激光加工来说,只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直(平行)光束才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑;在激光测距中,必须通过扩束镜最大限度地改善激光的准直度才能得到理想的远距离测量效果;通过扩束镜能改变光束直径以便用于不同的光学仪器设备;扩束镜配合空间滤光片使用则可以使非对称光束分布变为对称分布,并使光能量分布更加均匀。

激光扩束镜

  激光扩束镜作为激光打标机系统中不可缺少的光学部件那么扩束镜的作用是什么呢?扩束镜是能够改变激光光束直径和发散角的透镜组件。从激光器发出的激光束具有一定的发散角,对于激光加工来说,只有通过扩束镜的调节使激光光束变为准直(平行)光束,才能利用聚焦镜获得细小的高功率密度光斑;在激光测距中,必须通过扩束镜最大限度地改善激光的准直度才能得到理想的远距离测量效果;通过扩束镜能改变光束直径以便用于不同的光学仪器设备;扩束镜配合空间滤光片使用则可以使非对称光束分布变为对称分布,并使光能量分布更加均匀。

  由两个或更多透镜组成,可以改变通过它的光束的尺寸和角偏向特性。扩束镜可以被用于1)在光束被聚焦之前扩大光束,从而得到更小的聚焦光斑;2)提高光束的准直特性。

  简单来讲扩束镜是能够改变激光光束直径大小和发散角的透镜组件,深圳华鹏艾伟供应德国原装进口激光扩束镜,是一种基于伽利略原理设计开发的手动或电动的倍可变焦扩束镜,特点:加工精度高、光学品质好、透过率高、失真少,该系列激光扩束镜应用:科学研究、激光加工系统。

  通常我们以光束的发散参数作为完美的高斯激光束的特征。发散是指光波在其空间传播过程中以一定角度展开。甚至完美的没有任何异常的光线也会由于衍射效应经历某些光束的发散。衍射是指光线在被不透明的物体,比如刀锋切断的时候产生的弯曲效应。展开(spreading)产生于在切断的边缘发出的次级波面阵。这些次级波和主波会发生干涉,同时相互也会产生干涉,在某些时候就会形成复杂的衍射图案。

扩束镜原理

  衍射使得完美的校准光束成为不可能,或者说不能够将光束聚焦到无限小的点。幸运的是衍射的效果是能够被计算的。因此存在着可以预知对于任何衍射极限的透镜光束被准直的程度和光斑大小的理论。

  我们现在考虑一束这样由低功率TEM00气体激光器产生的光束,光腰为S0。这样我们就能够假定它能够达到衍射极限同时能够不用考虑任何热透镜效应。它将会显现出由于衍射引起的光腰的弯曲,或者说展开效应:

  S(x)=S0[1+(λx/πS0²)²]½

  在这里x是指离开光源的距离,λ是指激光波长,如果λx/πS0²»1,那么:

  S(x)≈λx/πS0²

  利用这个近似值,我们可以写出光束由于衍射发散的角度:

  θ=S(x)/x=λ/πS0

  θ我们都知道指的是远场发散角。

  改善发散角:光束的远场发散定义了一个给定光束直径最好的准直效果。它也说明了光束的零发散角或者说最好的准直是不可能达到的,因为要做到这些需要有无穷大的光束直径。但是这个等式也表明了改善发散的可能性。考虑一个已经准直的光束,发散角为θ光腰为S0,我们可以看到如果光束直径能够增大,远场发散角将会减小。这就是扩大光束的优点所在。另外,小的发散能够使高斯光束聚焦得更好。为了实现这些改善,在这里我们将描述几种对准直光束扩束的方法。


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