激光打標機中光路部分的幾個關鍵零部件關系詳解

激光器的出射光、擴束鏡、振鏡、場鏡之間的關系，關于這四者之間的關系，很多人搞不清，包括一部分的設備公司工程師，我覺得我需要花一點時間把這些寫出來了，這樣大家問的時候，我直接把這篇文章發(fā)給大家即可。

激光器出射光x擴束鏡的倍數(shù)≤振鏡的光斑數(shù)≤場鏡的入射光瞳

激光器出射光（Output beam diameter），這個應該好理解，就是從激光器輸出的光斑有多大。這種光束一般是經(jīng)過準直的光，注意我說的是準直的光，不是說平行光，很多人認為從激光器出來的光是平行光。我們常說激光器的出射光束是幾毫米，比方說相干CO2的C30A激光器的出射光一般是1.8±0.2mm，脈沖光纖激光器出射光一般是7mm，這些就是說的激光器的出射光大小。而連續(xù)光纖激光器出來的光是點光源，是沒有出射光斑大小的說法，就像我們平常見的白熾燈泡一樣，是一個點光源，是沒辦法說出射光斑大小的。只有出來準直光的激光器我們才說激光器的出射光。或者大家看激光器的參數(shù)表里面，有一個參數(shù)叫輸出光束直徑（mm），或者叫：1/e2，都是說的這個參數(shù)。

擴束鏡（beam expender），顧名思義，擴束鏡的就是把激光光束擴大的一個光學器件。激光的束腰半徑與發(fā)散角的乘積是一個定值。一束激光經(jīng)過一個X倍的擴束鏡，其束腰半徑增大X倍，但是光束的發(fā)散角縮小為原來的1/X。有人問：發(fā)散角縮小有什么好處？告訴你，發(fā)散角小的激光光束，經(jīng)過同樣規(guī)格的聚焦鏡，得到的聚焦點會更小。但是對于擴束鏡的作用，很多客戶了解不深，沒有幾個能說清楚的。我這里簡單說一下：

??? 第一：使聚焦效果更好，得到更小的聚焦光斑。記住，倍數(shù)越大的擴束鏡出來的光經(jīng)聚焦鏡聚焦的效果更好。

??? 第二：使能量均勻分散，使到達振鏡鏡片或者反射鏡的能量密度降低，使振鏡鏡片或者45度反射鏡片更耐用。

第三：放大光束，這個主要是體現(xiàn)在激光表演系統(tǒng)中，雖然我們在工業(yè)加工系統(tǒng)中，每次都放大光束，但是我們的目的不只是放大光束而是前兩個目的，而激光表演系統(tǒng)中用擴束鏡的目的就是放大光束。

在我們激光打標機中，擴束鏡的作用主要是幾個：1、壓縮發(fā)散角，2、擴大光束，使進入場鏡的入射光束變大（可以使聚焦光斑更細），3、使激光能更均勻分散進入振鏡片，使振鏡片更耐用。

振鏡（galvanometer），說到底就是兩個電流表+指針綁X\Y鏡片，而我們說的振鏡光斑數(shù)（10光斑? 14光斑? 20光斑等）就是說這個振鏡片的面積能夠反射多大的光束。振鏡鏡片越小，所能反射的光束就越小；振鏡鏡片越大，所能反射的光束就越大。但是我們要注意，振鏡的鏡片越大，那么振鏡鏡片的重量就越大，重量越大的東西運動的時候，慣性就越大，慣性越大必然導致我們振鏡的速度就快不起來。為什么選大振鏡片？是因為為了得到發(fā)散角更小的光束，就會使用大倍數(shù)擴束鏡，而使用大倍數(shù)擴束鏡，那么必然會出來大光束，大光束就一定要相應的振鏡片來反射。也就是說，振鏡光斑越小，速度越好快起來，振鏡的光斑越大，速度必然慢一些，但是可以讓入射光更大，可以起到讓聚焦光斑更好的目的。總之記住一點：線條精細度和打標速度是一個矛盾體，我們只能根據(jù)需要去取舍，不能兩者都求最好。

場鏡（scan lens），說的簡單點就是一個聚焦鏡，說得復雜點就是在其焦距位置一個規(guī)定的平面內(nèi)的每個點都是聚焦點的透鏡，當然這個說法不嚴謹，但是基本就是這個意思。場鏡有一個參數(shù)，叫入射光瞳（Full Beam Diameter） ，也叫入瞳。對于入瞳，我們要求場鏡的入瞳≥振鏡的光斑，如果場鏡入瞳小于振鏡的光斑，那么就有可能出現(xiàn)，打標到場鏡邊緣的時候，邊緣會打標明顯淺于中間位置，甚至出現(xiàn)能打到的范圍會小于場鏡標稱的范圍。

上面講了一些基礎的東西，現(xiàn)在開始講這四者之間的關系。

激光器出射光x擴束鏡的倍數(shù)≤振鏡的光斑數(shù)≤場鏡的入射光瞳

在追求速度的情況下，我們盡量讓振鏡的光斑數(shù)小一點。

在追求精度的情況下，我們要求振鏡光斑數(shù)和場鏡的入瞳要大一點。

舉例說明：?

1、假如一個客戶要求CO2激光打標機來做流水線飛行打標，只是要求打上生產(chǎn)日期和批號，線條粗一點關系不大，選用的激光器為相干的C30A，那么我們一般建議：選用3倍的CO2擴束鏡，10光斑的振鏡，普通14入瞳的CO2場鏡即可。

2、假如客戶還是用相干的C30A激光器，要求打標稍微精細，那么我建議用4倍CO2擴束鏡，14光斑振鏡，常規(guī)16入瞳的CO2場鏡即可。

3、假如客戶用相干的C30A要求做非常精細打標，我們可以給客戶配6—8—10倍擴束鏡（進口件），30光斑振鏡，特殊的30入瞳的CO2場鏡（一般也是進口件）。

4、假如客戶用200瓦的脈沖光纖激光器去做激光深雕，考慮到振鏡鏡片不能承受過高的能量密度，并且深雕對速度也不會太高，我們可以建議客戶使用2倍的石英材質(zhì)的擴束鏡，對激光器的出射光擴束，然后再使用14光斑或者16光斑的光纖振鏡，當然場鏡也要使用石英的，入瞳在16mm以上的。或者假如使用10入瞳的石英場鏡，就要人為的避免滿幅面打標，比方選150*150的10入瞳的石英場鏡，但是振鏡過來的光是14光斑，這時候打標幅面應該選擇110*110幅面以內(nèi)，不然會出現(xiàn)邊緣光弱的現(xiàn)象。

5、假如客戶準備做500瓦脈沖光纖激光打標機，去做一些深雕，這個激光器500瓦脈沖，相當于5000瓦連續(xù)激光器了，所以一定要考慮振鏡和場鏡的承受能力，所以一般需要選一個3.5-4倍的水冷石英擴束鏡+30mm光斑的水冷振鏡（振鏡片需要選擇石英的）+30入瞳的水冷石英場鏡。

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