На снимке показано распределение размеров сфокусированного пятна полевой линзы F-Theta на плоскости изображения с плоским полем.

Левая ось и нижняя ось представляют координаты x и y в пределах диапазона сканирования, а правая ось представляет размер сфокусированного пятна в цветовых шагах.

Видно, что на плоскости изображения плоского поля размером 110×110 мм радиус фокусируемого пятна полевой линзы LBTEK F-Theta такой же, как номинальный.

Значение составляет 13 мкм, а разница составляет менее 2 мкм, что обеспечивает хорошую согласованность размера пятна фокусировки.

Полевая линза LBTEK F-Theta – пример применения

1. Система лазерной гравировки и маркировки.

Полевая линза LBTEK F-Theta может использоваться в системах лазерной гравировки и маркировки. Источник света расширяется, а затем падает на гальванометр для получения сканирующего луча.После того, как луч попадает в линзу поля F-Theta под разными углами падения, он образует сфокусированное пятно плоского поля почти одинакового размера и хорошей однородности. В плоскости обработки высота сфокусированного пятна h имеет линейную зависимость от угла падающего света θ. Коэффициентом масштабирования является фокусное расстояние f полевой линзы F-Theta , то есть h = f × θ. Это позволяет избежать сложного угла расчеты и обеспечение обработки. Схема управления .

Полевая линза LBTEK F-Theta – Техническое описание

I. Обзор

Полевая линза LBTEK F-Theta (F-Theta Lens, FT) представляет собой сканирующую линзу с плоским полем зрения, в которой в качестве основного материала используется оптическое стекло с высоким коэффициентом пропускания и состоит из группы линз, интегрированной в механический корпус особой конструкции. Высота его сфокусированного луча равна f×θ (θ — угол падения падающего луча), поэтому угловая скорость входного и выходного лучей прямо пропорциональна, что позволяет сканирующему зеркалу работать с постоянной угловой скоростью. Он часто используется для улучшения падения краевого луча при обнаружении.Способность детектора гомогенизировать неоднородный свет на светочувствительной поверхности детектора, компенсировать кривизну поля и искажения системы и т. д. Полевая линза F-Theta при использовании может обеспечить плоское изображение поля и значительно упростить схему управления.Она обладает характеристиками высокого коэффициента пропускания, большого диапазона сканирования, низкой аберрации и низкого искажения F-Theta и может использоваться С точки зрения микрообработки, такой как маркировочные машины, гравировальные машины, лазерные принтеры, факсы, печатные машины, генераторы лазерных рисунков и прецизионное оборудование для лазерного сканирования для изготовления полупроводниковых интегральных схем, существует большой потенциал. для развития.

2. Структура продукта

Полевая линза LBTEK F-Theta состоит из группы линз, интегрированной в механический корпус особой конструкции, на корпусе написана модель изделия и основные параметры, на выходном конце имеется защитное окно. Его установочная резьба имеет размер M85×1,0, что подходит для большинства коммерческих систем маркировочных машин и не требует резьбового адаптера.

Рисунок 1.  Структурная схема полевой линзы LBTEK F-Theta.

3. Оптические свойства

Линза поля LBTEK F-Theta реализует линейную зависимость между углом θ падающего лазерного луча и высотой h сфокусированного пятна на плоскости изображения плоского поля. Коэффициентом масштабирования между ними является фокусное расстояние f, то есть h. = f ×  θ , что также является источником названия полевой линзы «F-Theta».

Если высота h сфокусированного пятна пропорциональна тангенсу θ, скорость сканирования пятна на плоской плоскости изображения будет увеличиваться с увеличением угла.В сценарии обработки материала энергия, действующая на поверхность материала, увеличится из-за к скорости Линейная зависимость между углом падения полевой линзы F-Theta и высотой сфокусированного пятна оптимизирована для этого аспекта, что делает скорость пятна сканирования в плоской плоскости изображения, то есть постоянной плоскости обработки, и позволяет избежать проблемы. неравномерной глубины обработки.

Рис. 2. Принципиальная схема полевой линзы LBTEK F-Theta.

4. Описание параметров

1. Фокусное расстояние:

Из соотношения F-Theta h = f  ×θ видно, что высота пятна фокусировки пропорциональна фокусному расстоянию полевой линзы F-Theta. Если вы хотите увеличить диапазон сканирования, вы можете использовать полевую линзу. с большим фокусным расстоянием, но если вы хотите сохранить его. Чтобы сфокусировать размер пятна, размер падающего луча также необходимо увеличить. Кроме того, когда необходимо увеличить расстояние между полевой линзой и плоскостью обработки, обычно необходимо увеличить фокусное расстояние выбранной полевой линзы.

2. Область сканирования:

Для измерения размера области сканирования обычно используются два параметра: угол сканирования и диапазон сканирования. Угол сканирования — это угол расхождения в диагональном направлении и направлении длины стороны в пределах диапазона сканирования полевой линзы F-Theta . Если угол падающего света больше угла сканирования, луч будет заблокирован. Диапазон сканирования — это размер квадратной области сканирования в диагональном направлении и направлении длины стороны, на который влияет фокусное расстояние f. Если длина стороны области сканирования равна l, то:

3. Размер падающего луча:

Чтобы контролировать рассеянный свет и уменьшить размер оптических компонентов в приложениях по обработке материалов, диаметр падающего луча обычно контролируется на уровне 1/e² от максимального значения.

Чем больше диаметр луча, тем меньше размер пятна и наоборот. Использование луча, диаметр которого превышает максимально допустимый размер падающего света, приведет к ослаблению луча.

5. Размер фокусируемого пятна:

Форма и размер сфокусированного пятна во многом зависят от размера падающего луча, который обычно описывается коэффициентом отсечки T. T равен диаметру падающего луча d L (при 1/e²), деленному на _{световую}  апертуру d . _Э.П.. Если его соотношение ниже 0,5, луч несимметричен. Когда диаметр падающего луча d _L равен светосиле d _{EP полевой линзы} , то T = 1. При оценке размера пятна на дифракционном пределе линзы необходим дополнительный коэффициент аподизации (APO), связь между которым и коэффициентом обрезания T показана на рисунке ниже.

Рисунок 3.  Зависимость между коэффициентом аподизации AP O и коэффициентом усечения T.

Следовательно, размер фокусируемого пятна d можно рассчитать по следующей формуле:

Среди них λ — рабочая длина волны, f — фокусное расстояние полевой линзы и M ² — параметр лазера.

5. Порог повреждения:

Порог лазерно-индуцированного повреждения (LIDT) описывает предельную интенсивность (или поток) лазера, при которой не происходит повреждения полевого зеркала. Этот порог зависит от нескольких параметров, таких как длина волны, длительность импульса и т. д., и включает в себя различные физические явления. Для непрерывных лазеров и лазеров с длинными импульсами (>10 нс) основной проблемой является накопление энергии внутри материала и последующее плавление и испарение. Для лазеров ультракоротких импульсов (<10 пс) основными причинами повреждения являются нетепловые процессы, такие как лавинная ионизация и кулоновский взрыв.