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激光热透镜效应的产生及解决方法

时间:2020-12-18 来源:新特光电 访问量:1161

随着光纤激光器在工业加工领域的应用范围不断扩展,高功率光纤激光器也有了更大的需求。在更高功率的激光器应用中,就会出现一系列新问题,从而影响激光加工的稳定性,比如热透镜效应。

对于光纤激光打标设备,激光器的隔离器头输出的激光会经过振镜的偏转和场镜的聚焦后在焦点位置对材料进行打标。因此,热透镜效应主要在振镜场镜上产生。

由于光学元件质量差、脏污、损坏等原因造成对激光吸收率增大,光学元件受激光束连续较长时间照射后,温度升高产生热变形,进而引起透过型光学元件的折射率和反射型光学元件的反射方向发生变化。热透镜效应会改变激光焦点(束腰)的位置,进而影响应用效果。

由于透过型光学元件对激光吸收率更高,温度上升更大,因此热透镜效应更明显。

1、振镜热透镜效应的影响

振镜主要由驱动板、伺服电机和X-Y光学反射镜片组成。当反射镜片的反射率低、介质中有杂质、表面污染时,镜片受激光束照射会产生热变形,平面反射镜会变成凸面反射镜,激光束经过这两个反射镜片后,输出光斑变大,最后经过场镜后聚焦光斑变小,焦深变短。

2、场镜热透镜效应的影响

场镜在光纤激光打标设备中对输出光斑起到聚焦的作用,其特点是所有的焦点在一个水平面上。场镜主要有凹凸透镜组成,当透镜组的透射率低、介质中有杂质、表面污染时,镜片受激光束照射会产生热变形,透镜的聚焦能力变强,聚焦后的光斑变小、焦距和焦深变短。焦点不在一个水平面上,中心和边缘打标效果不一致。

例如,氧化铝打黑,当场镜质量不好发生热透镜效应时,焦距变短,原来参数下打标,能量不够,打标不黑,中心和边缘效果不一致,需要重新调整焦点。

热透镜效应的产生会对光纤激光打标的稳定性产生影响,特别是对于敏感材料的标记尤为明显。为了减小热透镜效应影响,可以采取如下措施:

1、选用质量好的振镜和场镜;

2、对振镜和场镜做日常的维护,防止镜片的杂质污染;

3、对损伤的振镜和场镜进行更换;

4、对打标图形置中,尽量使激光处于场镜正下方打标;

新特光电提供的场镜和振镜极为耐用,使您能够进行高精度激光材料加工,特别适用于千瓦范围内的中功率和大功率应用的微加工。

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