עדשות קולימציה מיועדות למקורות אור נקודתיים, ומה שנקרא מקורות אור נקודתיים שאנו רואים לעתים קרובות יותר בחיים הם: ראשי גפרורים, נורות פנס מיושנות ולייזרים שיוצאים מסיבים אופטיים של אנרגיה.
עבור תעשיית הלייזר התעשייתית שלנו, כשאנחנו מדברים על קולימציה של מראות, אנחנו בעצם מדברים על אור הלייזר שיוצא מסיב העברת האנרגיה. האור היוצא מסיב האנרגיה הוא מקור אור נקודתי עם זווית סטייה (θ). בדרך כלל ניתן לבדוק פרמטר זה.
אם נמקם את מקור האור הנקודתי הזה במוקד של העדשה הקוליטית של סיבים אופטיים, אנחנו יודעים ש: האור הנפלט ממוקד של מראה ממקדת (העדשה הקולימית משתמשת למעשה במראה המיקוד הפוך), לאחר שעבר דרך עדשת המיקוד , הופך זה הפך לאור מקביל.
אנשים רבים שואלים אותי מהו קוטר הקרן שיוצאת לאחר מעבר עדשת קולימציה מסוימת. היום אני כאן כדי לתת לכם את התשובה, שהיא 2F*tag (1/2*θ). אם זווית ההתרחקות היא 10 מעלות ו-F=150 מ"מ, אזי קוטר הקרן היוצאת מהקולימטור הוא =2*150*tag(5 מעלות )=26.2466 מ"מ.
נוסחה זו היא בעלת משמעות ייחוס לבחירת גלוונומטרים עבור מכונות ריתוך המשתמשות בשידור סיבים אופטיים. להמשיך לדבר על זה זה מה שאנשים בתעשיית מכונות חיתוך סיבים רוצים לדעת.
לאחר מעבר דרך עדשת הסיבים, הלייזר נכנס לעדשת המיקוד של מכונת חיתוך הסיבים. על פי התיאוריה, אורך המוקד של העדשה הקולימית ÷ אורך המוקד של עדשת המיקוד=היחס בין צפיפות האנרגיה לאחר המיקוד לצפיפות הקודמת.
לדוגמא: אורך המוקד של עדשת הקולימציה הוא 75 מ"מ, אורך המוקד של עדשת המיקוד הוא 150 מ"מ, 75÷150=1/2, כלומר, שטח נקודת האור הממוקדת לאחר מעבר דרך המיקוד עדשה גדולה פי שניים מהשטח של מקור האור הנקודתי שיצא זה עתה מסיב האנרגיה. , צפיפות האנרגיה היא 1/2 מהמקור.
יש אנשים ששואלים, למה אנחנו צריכים להפחית את צפיפות האנרגיה?
לא עדיף לרכז את צפיפות האנרגיה? יש כאן כמה סיבות:
ראשון:אם אורך המוקד של עדשת המיקוד קצר יותר, עומק המוקד של עדשת המיקוד יהיה רדוד יותר. עומק מוקד רדוד יוביל בקלות לחוסר יכולת לחתוך עמוק.
שְׁנִיָה:ככל שאורך המוקד קצר יותר, נקודת המיקוד קטנה יותר ותפר החיתוך קטן יותר. התפר הקטן אינו תורם לנפילת הסיגים החתוכים, וכתוצאה מכך חוסר יכולת לחתוך.
לכן, בדרך כלל אנו מנסים להשתמש באורך מוקד בין 120-150מ"מ בתור עדשת המיקוד של מכונת חיתוך הסיבים.
בנוסף, מדוע איננו משתמשים בעדשות קולימטיביות באורך מוקד ארוך? ישנן שתי סיבות מעורבות:
ראשון:שימוש בקולימטור סיבים בעל אורך מוקד ארוך דורש קוטר עדשה גדול יותר, מה שיהפוך את העיצוב המכני לבעייתי יותר;
שְׁנִיָה:שימוש בעדשת קולימציה של סיבים בעלת אורך מוקד ארוך יגרום לה להיות רגישה מאוד לנקודת המיקוד של מכונת חיתוך הסיבים בעת המיקוד. ברגע שהיא חורגת מעט מהפוקוס של עדשת המיקוד, תתרחש התופעה של חוסר יכולת לחתוך.
זו הסיבה שהפוקוס של מכונות חיתוך סיבים אופטיים כלליים שלנו הוא בדרך כלל בין 60-100 מ"מ. אז בואו נדבר על מרחיבי קרן. למרחיבי אלומה יש גם פונקציית קולימציה, אך מרחבי אלומה מיועדים לאלומות אור (אלומות עם זווית סטייה מסוימת).
האור מלייזרים רבים בשוק שלנו הוא אלומה, כגון: שפופרות זכוכית CO2, שפופרות בתדר רדיו CO2, לייזרים YAG שאובים מנורות, לייזרים מלייזרי סיבים עם QBH, לייזרים 355nm 532nm 1064nm, וכו',
האור מלייזרים אלה הוא כולן קרניים, והן אינן אור מקביל לחלוטין (כאשר איכות הקרן M2 של לייזר היא 1, לאור של הלייזר הזה אין זווית סטייה, אבל זה יכול להיות רק מצב אידיאלי, ב-It does לא קיים בחיים האמיתיים. באופן כללי, מקדם M2 של לייזרים בשוק יכול להגיע ל-1.2, וזה כבר טוב מאוד).
לאחר מכן נדבר על מדוע מרחיב הקורות יכול למלא תפקיד קולימטיבי. כולם יודעים שמרחיב הקורה יכול להרחיב את הקורה. במונחים מקצועיים, זה להרחיב את רדיוס המותניים של הקרן, ורדיוס המותניים של הקרן וזווית הדיברגנציה של הלייזר הם המוצר הוא ערך קבוע. ככל שרדיוס המותניים של הקרן גדל (כלומר, הקרן מתרחבת), זווית ההתרחקות פוחתת (כדי להשיג את השפעת הקולימציה).
יש מסקנה שלאחר מעבר דרך מרחיב קרן קיפול N, זווית ההתרחקות של קרן הלייזר מצטמצמת לכפול N אחד מהמקור. לדוגמה, לאחר מעבר דרך מרחיב קרן פי 4, זווית הסטייה מצטמצמת ל-1/4 מהמקור. זו הסיבה שאנו מנסים להשתמש במרחיב קרן עם הגדלה גדולה יותר (בתנאי שגודל הקרן לאחר מעבר מרחיב הקרן לא יעלה על גודל הנקודה של הגלוונומטר).
מרחיב האלומה כולל: מרחיב קרן CO2, מרחיב קרן 532nm, מרחיב קרן 355nm, מרחיב קרן 1064nm, מרחיב קרן 650nm, הכפולות הן: 2 2.5 3 4 5 6 8 10 12 16 20 30 50 100 וכן הלאה.
עדשת הקולימציה כוללת: עדשת קולימציה למכונת ריתוך סיבים (אורך מוקד 100 120 150 180 מ"מ); עדשת קולימציה למכונת חיתוך סיבים: עדשת קולימציה בקוטר 30f100 (שילוב שני חלקים), עדשת קולימציה בקוטר 28f60 (שילוב שני חלקים), עדשת קולימציה בקוטר 25.4F75 (שילוב שני חלקים) וכן הלאה.
