準(zhǔn)直鏡是針對點(diǎn)光源來說的,而所謂的點(diǎn)光源,我們在生活中見的比較多的如:火柴頭點(diǎn)燃、老式手電筒的燈泡、從能量光纖中出來的激光。而對于我們工業(yè)激光行業(yè)來說,我們談準(zhǔn)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(diǎn)光源,是有發(fā)散角(θ)的,這個參數(shù)一般可以查到的。如果我們把這個點(diǎn)光源放置于光纖準(zhǔn)直鏡的焦點(diǎn)上,我們知道:從一個聚焦鏡(準(zhǔn)直鏡其實(shí)際上把聚焦鏡反過來用)的焦點(diǎn)上發(fā)出的光,經(jīng)過聚焦鏡之后就變成了平行光。很多人問我經(jīng)過某個準(zhǔn)直鏡之后出來的光束直徑是多大,今天我在這里給大家答案,就是2F*tag(1/2θ),如發(fā)散角是10°,F(xiàn)=150mm,那么從準(zhǔn)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(jī)選擇振鏡是有參考意義的。繼續(xù)往下講就是光纖切割機(jī)行業(yè)人士想了解的東西了。經(jīng)過光纖準(zhǔn)直鏡之后,激光進(jìn)入光纖切割機(jī)的聚焦鏡,按照理論來說,準(zhǔn)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(zhǔn)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(diǎn)光源的面積大一倍,能量密度是原來的1/2。
有人問,為什么要能量密度降低干啥啊,能量密度集中不是更好嗎?這里有幾個原因:
第一:如果聚焦鏡的焦距越短,聚焦鏡的焦深就越淺,焦深淺就容易導(dǎo)致切不深。
第二:焦距越短,聚焦點(diǎn)越小,切縫就越小,縫小不利于切割出來熔渣的掉落,導(dǎo)致切不透。所以我們一般盡量使用120-150mm之間的焦距去做光纖切割機(jī)的聚焦鏡。另外我們?yōu)槭裁床挥瞄L焦距的準(zhǔn)直鏡,這里涉及到兩個方面的原因:第一:用長焦距的光纖準(zhǔn)直鏡,需要更大的鏡片直徑,會導(dǎo)致機(jī)械設(shè)計(jì)比較麻煩,第二:用長焦距的光纖準(zhǔn)直鏡會導(dǎo)致在聚焦的時(shí)候,對光纖切割機(jī)的聚焦點(diǎn)很敏感,一旦偏離聚焦鏡焦點(diǎn)一點(diǎn)點(diǎn)就會出現(xiàn)切不透的現(xiàn)象出現(xiàn)。這也就是我們一般光纖切割機(jī)的聚焦一般在:60-100mm之間的原因。
然后就講講擴(kuò)束鏡了,擴(kuò)束鏡也有準(zhǔn)直的功能,但是擴(kuò)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(yán)格的平行光(當(dāng)一個激光器的光束質(zhì)量M2為1的時(shí)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(shí)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(kuò)束鏡能起到準(zhǔn)直的作用,擴(kuò)束鏡大家都知道,能把光束擴(kuò)大,用專業(yè)的說法就是擴(kuò)大光束束腰半徑,而激光的束腰半徑和發(fā)散角的乘積是一個定值,束腰半徑增加(即擴(kuò)束)則發(fā)散角減?。ㄟ_(dá)到準(zhǔn)直的作用),有一個結(jié)論,經(jīng)過一個N倍的擴(kuò)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(kuò)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(diǎn)倍數(shù)的擴(kuò)束鏡的原因(前提是經(jīng)過擴(kuò)束鏡之后光束的大小不要超出振鏡光斑的大?。?。
擴(kuò)束鏡包含:CO2擴(kuò)束鏡、532nm擴(kuò)束鏡、355nm擴(kuò)束鏡、1064nm擴(kuò)束鏡650nm擴(kuò)束鏡,倍數(shù)有:2?2.5?3?4?5?6?8?10?12?16?20?30?50?100等等倍數(shù)。
準(zhǔn)直鏡包含:光纖焊接機(jī)的準(zhǔn)直鏡(焦距100?120?150?180mm);光纖切割機(jī)準(zhǔn)直鏡:直徑30f100準(zhǔn)直鏡(兩片組合)、直徑28f60準(zhǔn)直鏡(兩片組合)、直徑25.4F75準(zhǔn)直鏡(兩片組合)等等。