Optical Laser Lenses: Mga Uri, Aplikasyon, at Mga Prinsipyo sa Paggawa

Optical Laser Lens Maglaro ng isang mahalagang papel sa iba't ibang mga sistema ng batay sa laser. Ang mga ito ay dinisenyo upang manipulahin ang mga beam ng laser, kung ito ay nakatuon, kumikislap, o humuhubog sa mga ito para sa mga tiyak na aplikasyon. Ang mga natatanging katangian ng mga lente na ito, tulad ng mataas na katumpakan at ang kakayahang hawakan ang mataas na mga beam ng laser ng enerhiya, gawin silang mga mahahalagang sangkap sa modernong teknolohiya.

Mga uri ng optical laser lens

Spherical lens

Mga Katangian: Ang mga spherical lens ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang refractive power at ang kurbada ng kanilang mga lens na ibabaw. Depende sa kung ang lens ay matambok o malukot, maaari silang mag -converge o mag -iiba ng mga ilaw na sinag. Halimbawa, ang isang plano - convex spherical lens ay mas makapal sa gitna at maaaring tumuon ang isang collimated laser beam sa isang punto.

Mga Aplikasyon: Karaniwang ginagamit ang mga ito sa mga pangunahing aplikasyon na nakatuon sa laser, tulad ng sa simpleng pagputol ng laser o pagmamarka ng mga sistema kung saan kinakailangan ang isang medyo pangunahing pagtuon ng laser beam.

Aspherical lens

Mga Katangian: Ang mga aspherical lens ay idinisenyo upang iwasto ang mga aberrations. Sa monochromatic light, maaari nilang matugunan ang mga isyu tulad ng mga error sa pagiging matalas ng imahe at pagbaluktot. Madalas silang ginagamit kapag kinakailangan ang isang mas tumpak na pagtuon ng laser beam, dahil maaari nilang mabawasan ang spherical aberration na makabuluhang kumpara sa mga spherical lens.

Mga Aplikasyon: Ang isang karaniwang application ay ang pagtuon ng isang collimated beam sa isang optical fiber. Sa mga hibla - optic system ng komunikasyon, ang mga aspherical lens ay tumutulong sa mahusay na pagkabit ng ilaw ng laser sa hibla, tinitiyak ang kaunting pagkawala ng signal.

Cylindrical lens
​
Mga Katangian: Ang mga cylindrical lens, na magagamit sa pag -ikot at hugis -parihaba na mga form, ay idinisenyo upang lumikha ng mga linya o pagpapalawak ng beam sa isang direksyon. Plano - Concave at Plano - Ang convex cylindrical lens ay maaaring baguhin ang hugis ng isang laser beam. Halimbawa, ang isang plano - convex cylindrical lens ay maaaring magbago ng isang pabilog na laser beam sa isang linya - hugis beam.

Mga Aplikasyon: Malawakang ginagamit ang mga ito sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang isang linya - hugis ng laser beam, tulad ng sa pag -scan ng laser para sa mga mambabasa ng barcode o sa ilang mga diskarte sa pagproseso ng materyal kung saan kinakailangan ang isang mahaba, makitid na laser beam para sa pagputol o pag -ukit sa isang tiyak na direksyon.

Mga lente ng Axicon

Mga Katangian: Ang mga lens ng Axicon, na kilala rin bilang mga conical lens o rotationally symmetric prism, ay may isang conical na ibabaw sa halip na isang hubog na tulad ng tradisyonal na lente. Ang isang tipikal na lens ng Axicon ay may isang plano - hugis ng convex. Ginagamit ang mga ito upang mai -convert ang isang collimated laser beam sa isang singsing - hugis na lugar o isang focal line.

Mga Aplikasyon: Sa ilang mga medikal na aplikasyon, tulad ng sa ilang mga uri ng mga pamamaraan ng operasyon na batay sa laser, ang mga lente ng Axicon ay maaaring magamit upang lumikha ng isang tiyak na pattern ng paghahatid ng enerhiya ng laser. Ginagamit din ang mga ito sa ilang mga pag -setup ng pang -agham na pananaliksik para sa paglikha ng mga natatanging pattern ng ilaw.

Powell Lenses

Mga Katangian: Ang mga lente ng Powell ay dalubhasang lente na ginamit upang mai -convert ang mga nakolekta na mga beam ng laser na may mga pamamahagi ng intensity ng Gaussian sa tuwid, pantay na linya. Kung ikukumpara sa karaniwang mga cylindrical lens, na gumagawa ng mga linya ng laser beam na may mga profile ng intensity ng Gaussian, ang mga lente ng Powell ay bumubuo ng mga linya ng laser na may mas pantay na pamamahagi ng enerhiya sa mga linya ng laser.

Mga Aplikasyon: Madalas silang ginagamit sa mga pang -industriya na aplikasyon tulad ng pag -dimensyon ng laser, kung saan ang isang mataas na pantay na linya - hugis laser beam ay kinakailangan para sa tumpak na mga sukat.

Mga Prinsipyo ng Paggawa ng Optical Laser Lenses

Nakatuon at nakolekta

Nakatuon: Kapag ang isang laser beam ay dumadaan sa isang focus lens, tulad ng isang plano - convex lens, ang lens ay yumuko ang light ray patungo sa isang focal point. Ang focal haba ng lens ay natutukoy ng mga kadahilanan tulad ng laki ng input laser beam, ang nais na laki ng lugar, at ang kinakailangang lalim ng pokus. Halimbawa, sa isang makina ng pagputol ng laser, ang isang focus lens ay ginagamit upang pag -isiping mabuti ang laser beam sa isang maliit na lugar, na pinatataas ang density ng enerhiya sa puntong iyon upang epektibong gupitin ang materyal.

Collimating: Ang isang collimating lens, sa kabilang banda, ay ginagamit upang i -convert ang isang diverging laser beam mula sa isang mapagkukunan sa isang kahanay o collimated beam. Ang focal haba ng isang collimating lens ay maaaring matukoy batay sa anggulo ng laser divergence (FWHM - buong lapad sa kalahating maximum) at ang kinakailangang diameter ng laser beam. Sa isang laser pointer, ang isang collimating lens ay ginagamit upang gawin ang paglalakbay ng laser beam sa isang tuwid na linya sa mas mahabang distansya.

Paghuhubog ng beam

Henerasyon ng linya: Ang mga linya ng generator ng linya ng laser, tulad ng Powell lens o cylindrical lens, ay ginagamit upang mai -convert ang isang collimated laser beam sa isang linya. Ang proseso ay nagsasangkot ng baluktot ang beam ng laser sa isang direksyon upang lumikha ng linya - hugis na output. Halimbawa, sa isang tool na batay sa laser na batay sa laser, ang isang linya ng linya ng generator ay ginagamit upang mag -proyekto ng isang tuwid na linya ng laser papunta sa isang ibabaw, na maaaring magamit para sa mga layunin ng pag -align.

Henerasyon ng singsing: Ang mga lente ng Axicon ay ginagamit upang makabuo ng isang singsing - hugis laser beam. Ang conical na ibabaw ng lens ng Axicon ay nagiging sanhi ng pag -redirect ng laser beam sa isang paraan na bumubuo ng isang singsing na hugis sa isang tiyak na distansya mula sa lens. Maaari itong maging kapaki -pakinabang sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang isang singsing na hugis ng enerhiya ng laser, tulad ng sa ilang mga optical trapping na eksperimento sa pisika.

Mga aplikasyon ng optical laser lens

Pagproseso ng materyal

Pagputol at Welding: Sa mga aplikasyon ng pagputol ng laser at welding, ang mga optical laser lens ay ginagamit upang ituon ang laser beam sa isang mataas na lugar ng density ng enerhiya. Mataas - Power Laser Lenses, na madalas na gawa sa mga materyales tulad ng Zinc Selenide (ZNSE) para sa mga CO₂ laser, ay may kakayahang may mataas na antas ng enerhiya. Halimbawa, sa industriya ng automotiko, ang mga laser lens ay ginagamit upang i -cut at weld metal na mga bahagi na may mataas na katumpakan.

Pagmamarka at pag -ukit: Ang mga sistema ng pagmamarka ng laser at pag -ukit ay gumagamit ng mga lente upang ituon ang laser beam papunta sa ibabaw ng materyal. Pinapayagan ng lens para sa tumpak na kontrol ng enerhiya ng laser sa ibabaw, na ginagamit upang lumikha ng mga marka o ukit. Ang iba't ibang uri ng lente ay maaaring magamit depende sa materyal na minarkahan at ang nais na kalidad ng marka.

Mga Application ng Medikal

Operasyon: Sa laser - tinulungan na mga pamamaraan ng kirurhiko, ang mga optical laser lens ay ginagamit upang idirekta at ituon nang tumpak ang laser beam. Halimbawa, sa ophthalmic surgery, ang mga lente ay ginagamit upang ituon ang laser beam upang iwasto ang mga problema sa paningin. Ang mga lente ay kailangang may mataas na kalidad upang matiyak ang tumpak na paghahatid ng enerhiya ng laser sa target na tisyu.

Diagnostics: Sa ilang mga medikal na kagamitan sa diagnostic, ang mga laser lens ay ginagamit upang idirekta ang ilaw ng laser sa mga biological sample. Ang makikita o ipinadala na ilaw ay maaaring masuri upang makakuha ng impormasyon tungkol sa sample. Halimbawa, sa mga diskarte sa diagnostic na batay sa fluorescence, ginagamit ang mga lente upang ituon ang ilaw ng laser ng paggulo sa sample at kinokolekta ang pinalabas na ilaw ng fluorescent.

Pang -agham na Pananaliksik

Optical trapping: Sa mga eksperimento sa optical trapping, ang mga lente ng Axicon at iba pang mga dalubhasang lente ay ginagamit upang lumikha ng mga natatanging pattern ng beam ng laser. Ang mga pattern na ito ay maaaring magamit upang ma -trap at manipulahin ang mga maliliit na partikulo, tulad ng mga cell o nanoparticle, para sa pag -aaral ng kanilang mga pag -aari.

Spectroscopy: Ang mga laser lens ay ginagamit sa mga pag -setup ng spectroscopy upang idirekta ang laser beam papunta sa sample at mangolekta ng ilaw na inilabas o hinihigop ng sample. Ang iba't ibang mga uri ng lente ay ginagamit depende sa tiyak na pamamaraan ng spectroscopic, tulad ng Raman spectroscopy o pagsipsip ng spectroscopy.

Pagpili ng tamang optical laser lens

Kapag pumipili ng isang optical laser lens, maraming mga kadahilanan ang kailangang isaalang -alang:

Pagiging tugma ng haba ng haba

Ang iba't ibang mga laser ay nagpapatakbo sa iba't ibang mga haba ng haba. Halimbawa, ang mga laser ng CO₂ ay karaniwang nagpapatakbo sa 10.6 μm, habang ang ND: Ang mga laser ng YAG ay nagpapatakbo sa 1.064 μm. Ang materyal na lens at patong ay kailangang maging katugma sa haba ng haba ng laser. Halimbawa, ang mga lente na gawa sa zinc selenide (ZNSE) ay angkop para sa mga co₂ laser, habang ang mga lente na gawa sa fused silica ay madalas na ginagamit para sa nakikita at malapit - mga infrared laser.

Laser Power at Enerhiya

Ang mataas na mga laser ng kuryente ay nangangailangan ng mga lente na maaaring makatiis sa mataas na antas ng enerhiya nang walang pinsala. Ang materyal na lens at patong ay dapat magkaroon ng isang mataas na pinsala sa pinsala sa laser. Sa mataas na mga aplikasyon ng pagputol ng laser ng kuryente, ang mga lente na may mataas na pinsala sa mga threshold ay mahalaga upang matiyak ang pangmatagalan at maaasahang operasyon.

Application - Mga tiyak na kinakailangan

Depende sa application, tulad ng pagtuon, pagkolekta, o paghuhubog ng beam, kailangang mapili ang naaangkop na uri ng lens. Halimbawa, kung ang isang linya - hugis laser beam ay kinakailangan para sa isang application ng pagsisiyasat, ang isang cylindrical o powell lens ay ang tamang pagpipilian.

Paghahambing ng iba't ibang mga optical laser lens

Konklusyon

Ang mga optical laser lens ay mga mahahalagang sangkap sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon, mula sa pagproseso ng materyal hanggang sa pananaliksik sa medikal at pang -agham. Ang iba't ibang uri ng lente, bawat isa ay may kanilang natatanging mga katangian at mga prinsipyo sa pagtatrabaho, ay nag -aalok ng iba't ibang mga paraan upang manipulahin ang mga beam ng laser. Sa pamamagitan ng maingat na pagsasaalang -alang ng mga kadahilanan tulad ng pagiging tugma ng haba ng haba, lakas ng laser, at aplikasyon - mga tiyak na kinakailangan, ang tamang optical laser lens ay maaaring mapili upang matiyak ang pinakamainam na pagganap sa anumang sistema na batay sa laser. Habang ang teknolohiya ay patuloy na sumusulong, ang disenyo at pagganap ng mga optical laser lens ay malamang na mapabuti, na nagpapagana ng mas tumpak at mahusay na mga aplikasyon ng laser sa hinaharap. $