擴束鏡
關注創(chuàng)建者：320科技工作室 創(chuàng)建時間：2020-06-08
擴束鏡的實例教程
案例說明
激光擴束鏡廣泛應用于激光加工、光通信、測量與成像系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)光束直徑放大、準直優(yōu)化以及光束質(zhì)量改善。其具有結(jié)構靈活、易于集成以及適應多種工作波段的優(yōu)點，適合應用于各類激光光學系統(tǒng)。在本案例中，將在 VLU 中演示激光擴束鏡的設計過程，包括初始系統(tǒng)生成、評價函數(shù)定義、優(yōu)化以及結(jié)果展示。
應用場景
激光擴束鏡廣泛應用于激光加工、光通信、測量與成像系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)光束直徑放大、準直優(yōu)化以及光束質(zhì)量改善。其具有結(jié)構靈活、易于集成以及適應多種工作波段的優(yōu)點，適合應用于各類激光光學系統(tǒng)。在本案例中，將在 VLU 中演示激光擴束鏡的設計過程，包括初始系統(tǒng)生成、評價函數(shù)定義、優(yōu)化以及結(jié)果展示。
案例說明
設計結(jié)果
設計結(jié)果如下，像質(zhì)，系統(tǒng)規(guī)格、額外系統(tǒng)限制以及加工要求均滿足預期設計目標。
優(yōu)化后系統(tǒng)的3D光線追跡視圖
初始系統(tǒng)生成
評價函數(shù)定義
根據(jù)系統(tǒng)規(guī)格、額外系統(tǒng)限制以及像質(zhì)與加工要求，定義了各種與之對應的評價函數(shù)。
優(yōu)化
設計一個在波長λ =0.6382μm下操作的激光擴束器，光束輸入直徑為5mm，輸出直徑為25mm，輸入輸出均為準直光。系統(tǒng)總長不超過250mm.在實際的使用過程中,希望鏡頭的擴束效果比較好,所以在激光擴束后,波前差的PTV值小于λ/10.
對于激光擴束鏡，有兩種經(jīng)典的結(jié)構，一種是開普勒型，一種是伽利略型。開普勒型在中間有個聚焦點，伽利略型卻沒有。對于激光擴束鏡而言，優(yōu)先使用伽利略型。
設計步驟
1.系統(tǒng)設定
設置入瞳直徑5mm，無焦像空間。
零度視場
0.6328um波長
2. 建立初始結(jié)構
依據(jù)下圖的LDE 表鍵入各surface 的相關值
查看初始結(jié)構的波前差，初始結(jié)構的波前差有234的波長.
優(yōu)化結(jié)構
將鏡片曲率和厚度設置成變量
打開merit function，在第1 行中把operand type 改為TTHI ,用來讀取系統(tǒng)總裁。在本設計中，要求總長小于250，第2行operand type 改為OPLT來控制總長。第3行operand type 改為reay，輸出直徑為25mm，在srf#中鍵入6，目標值設為12.5mm，表示在surface 中要控制他的ray height。
優(yōu)化后，PTV值為0.0757波長。滿足設計要求
最后，如果有Zemax仿真相關需求，歡迎通過微信公眾號聯(lián)系我們。
微信公眾號：320科技工作室。
展開 該方法目前在國內(nèi)使用比較多；（3）采用電子束熔化預先鋪展好的金屬粉末（Electron Beam Melting,EBM），此方法與第1類原理相似，只是采用熱源不同。
激光選區(qū)熔化技術是金屬3D打印領域的重要部分，其采用精細聚焦光斑快速熔化300－500目的預置粉末材料，幾乎可以直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結(jié)合的功能零件。致密度可達到近乎100%，尺寸精度達20－50微米，表面粗糙度達20－30微米，是一種極具發(fā)展前景的快速成型技術，而且其應用范圍已拓展到航空航天、醫(yī)療、汽車、模具等領域。
目前SLM設備的研究和開發(fā)也成為了國內(nèi)外快速成型領域的熱點。本文對SLM設備的組成和成型原理進行了一個概述性的介紹，對比了國內(nèi)外SLM設備的參數(shù)，并對SLM設備和技術的發(fā)展進行了展望。
SLM成型設備
SLM設備一般由光路單元、機械單元、控制單元、工藝軟件和保護氣密封單元幾個部分組成。
光路單元主要包括光纖激光器、擴束鏡、反射鏡、掃描振鏡和F-?聚焦透鏡等。激光器是SLM設備中最核心的組成部分，直接決定了整個設備的成型質(zhì)量。近年來幾乎所有的SLM設備都采用光纖激光器，因光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、性能可靠、壽命長、光束模式接近基模等優(yōu)點。
由于激光光束質(zhì)量很好，激光束能被聚集成極細微的光束，并且其輸出波長短，因而光纖激光器在精密金屬零件的激光選區(qū)熔化快速成型中有著極為明顯的優(yōu)勢。擴束鏡是對光束質(zhì)量調(diào)整必不可少的光學部件，光路中采用擴束鏡是為了擴大光束直徑，減小光束發(fā)散角，減小能量損耗。掃描振鏡由電機驅(qū)動，通過計算機進行控制，可以使激光光斑精確定位在加工面的任一位置。為了克服掃描振鏡單元的畸變，須用專用平場掃描透鏡，使得聚焦光斑在掃描范圍內(nèi)得到一致的聚焦特性。
機械單元主要包括鋪粉裝置、成型缸、粉料缸、成型室密封設備等。
展開 各部分主要部件簡介如下：1，激光器為原裝進口，免維護，電光轉(zhuǎn)換高，2、光學聚焦系統(tǒng)組成部分簡要描述備注光路系統(tǒng)擴束鏡放大倍數(shù)3倍光學保護鏡能承受0.6Mpa壓力聚焦系統(tǒng)采用多片式物鏡結(jié)構，附帶高性能同軸保護氣體噴嘴，以保證獲得外觀光亮的切縫。聚焦物鏡工作距120mm。
光纖激光切割機廠家激光專用制冷冷卻系統(tǒng)組成部分簡要描述備注循環(huán)水泵射流自吸式離心泵，全不銹鋼結(jié)構，電機功率370W，揚程：50m，開放流量：60L/min外循環(huán)制冷機組制冷流量開關流量范圍：10~50L/min華工激光溫度控制儀配Pt100鉑電阻溫度傳感器，雙溫度控制，數(shù)字顯示，精度0.5級液位控制液位控制開關
【確能激光】控制系統(tǒng)組成部分簡要描述備注控制系統(tǒng)數(shù)控軟件及計算機控制外加運動控制卡操作面板具有自動運行/手動運行(單步操作)程序5、專用工作臺(選配)1.兩維電動平移工作臺，松下伺服電機，上營絲桿、導軌，工作臺精度0.02mm，切割精度0.05mm，X軸行程1500mm，Y軸行程3000mm。聚焦系統(tǒng)可上下手動調(diào)節(jié)，行程75mm。
切割速度快，在小弧度的精細切割和大邊的高速切割方面具有明顯優(yōu)勢，實際切割速度可以達到18米/分鐘而無抖動，綜合加工效率是其他品牌機械手組合的兩倍，性價比高，還可以節(jié)約一組的耗材和人工，后期可以少追加設音也能滿足產(chǎn)能要求。
還可24小時持續(xù)工作。一次性投入相對較少，在一個很短的折舊期內(nèi)(兩班8小時工作制)，史陶比爾機器人激光解決方案就可回收投資。同時能耗少，體積小，維護需求低。切割精度高。
展開 
擴束鏡的相關專題、標簽、搜索
擴束鏡的最新內(nèi)容
應用場景
激光擴束鏡廣泛應用于激光加工、光通信、測量與成像系統(tǒng)中，用于實現(xiàn)光束直徑放大、準直優(yōu)化以及光束質(zhì)量改善。其具有結(jié)構靈活、易于集成以及適應多種工作波段的優(yōu)點，適合應用于各類激光光學系統(tǒng)。在本案例中，將在 VLU 中演示激光擴束鏡的設計過程，包括初始系統(tǒng)生成、評價函數(shù)定義、優(yōu)化以及結(jié)果展示。
在本案例中，將在 VLU 中演示激光擴束鏡的設計過程，包括初始系統(tǒng)生成、評價函數(shù)定義、優(yōu)化以及結(jié)果展示。
4設計步驟
根據(jù)主次鏡間距和擴束比計算主次鏡的曲率半徑，主次鏡曲率半徑分別為800mm和400mm。
SYNOPSYS? PAD掃描功能查看整個視場的變化
SYNOPSYS? 移動滑塊時工作表提供實時反饋
SYNOPSYS?旋轉(zhuǎn)式實體模型展示
SYNOPSYS?光學設計 ZESEARCH案例之變焦激光擴束鏡
? PAD掃描功能查看整個視場的變化
SYNOPSYS? 移動滑塊時工作表提供實時反饋
SYNOPSYS?旋轉(zhuǎn)式實體模型展示
SYNOPSYS?光學設計 ZESEARCH案例之變焦激光擴束鏡
各部分主要部件簡介如下：1，激光器為原裝進口，免維護，電光轉(zhuǎn)換高，2、光學聚焦系統(tǒng)組成部分簡要描述備注光路系統(tǒng)擴束鏡放大倍數(shù)3倍光學保護鏡能承受0.6Mpa壓力聚焦系統(tǒng)采用多片式物鏡結(jié)構，附帶高性能同軸保護氣體噴嘴，以保證獲得外觀光亮的切縫。聚焦物鏡工作距120mm。
對于激光擴束鏡，有兩種經(jīng)典的結(jié)構，一種是開普勒型，一種是伽利略型。開普勒型在中間有個聚焦點，伽利略型卻沒有。對于激光擴束鏡而言，優(yōu)先使用伽利略型。
設計步驟
1.系統(tǒng)設定
設置入瞳直徑5mm，無焦像空間。
擴束鏡是對光束質(zhì)量調(diào)整必不可少的光學部件，光路中采用擴束鏡是為了擴大光束直徑，減小光束發(fā)散角，減小能量損耗。掃描振鏡由電機驅(qū)動，通過計算機進行控制，可以使激光光斑精確定位在加工面的任一位置。為了克服掃描振鏡單元的畸變，須用專用平場掃描透鏡，使得聚焦光斑在掃描范圍內(nèi)得到一致的聚焦特性。
機械單元主要包括鋪粉裝置、成型缸、粉料缸、成型室密封設備等。
