1. Cosa risolve effettivamente una lente campo f-Theta
I due specchi di uno scanner deviano il raggiovelocità angolare costante. Focalizza quel raggio con una lente sferica semplice e i punti laser atterrano "densi al centro, radi ai bordi": maggiore è l'area di lavoro, maggiore è la deviazione nella velocità lineare dei bordi e nella densità di energia.
Una lente di campo f-Theta rende la posizione del punto focalizzato lineare con l'angolo di scansione(la relazione "f-theta"), convertendo la velocità angolare costante dello scanner invelocità lineare costante sul pezzo, quindi la dimensione dello spot e la densità di energia rimangono uniformi nell'intero campo di scansione.
Le due relazioni ufficiali di calcolo(fonte: brochure ufficiale LINOS, sezione Calcoli di base):
- Diametro del punto:
Ø spot = 1,83 × λ × FL / Ø fascio
- dove 1,83 è il fattore di apodizzazione, λ è la lunghezza d'onda, FL è la lunghezza focale (mm) e Beam-Ø è il diametro del raggio di ingresso (mm)
- Durata della scansione:
2y = FL × 2Θy × π/180,2x = FL × 2Θx × π/180
- dove FL è la lunghezza focale (mm) e Θx, Θy sono gli angoli di scansione (°)
2. Lunghezza focale ufficiale ↔ Tabelle dei campi di scansione (dati di selezione del nucleo) 2.1 Serie 1030–1080 nm (silice fusa, rivestimento a basso assorbimento) - banda laser in fibra tradizionale
| FL nominale (mm) |
Campo di scansione (mm) |
Angolo di scansione massimo ±Θx,y (°) |
Ø raggio in ingresso @1/e² (mm) |
Punto @1/e² (μm) |
Distanza di lavoro WD (mm) |
Vetro protettivo |
Numero di parte |
| 70 (telecentrico) |
26×26 |
±10,9 |
14 |
10 |
87,5 |
PG22 |
4401-551-000-26 |
| 100 (telecentrico) |
44×44 |
±12,2 |
14 |
15 |
137,0 |
PG14 |
4401-561-000-26 |
| 118 (telecentrico) |
50×50 |
±15,5 |
14 |
17 |
233,9 |
PG14 |
4401-607-000-26 |
| 163 |
85×85 |
±15,2 |
14 |
23 |
219.3 |
PG14 |
4401-589-000-26 |
| 167 (telecentrico) |
84×84 |
±14,9 |
20 |
16 |
215.4 |
PG16 |
4401-513-000-26 |
| 251 (telecentrico) |
63×63 |
±14,4 |
20 |
25 |
372.3 |
PG16 |
4401-631-000-26 |
| 255 |
187×187 |
±21,3 |
10 |
50 |
317.4 |
PG14 |
4401-499-000-26 |
| 270 |
136×136 |
±14,8 |
20 |
27 |
352.0 |
PG16 |
4401-604-000-26 |
| 340 |
176×176 |
±15,1 |
20 |
33 |
441.6 |
PG16 |
4401-546-000-26 |
| 420 |
254×254 |
±17,3 |
20 |
42 |
510.9 |
PG14 |
4401-508-000-26 |
2.2 Serie 340–360 nm (silice fusa) - Banda di trattamento UV
| FL nominale (mm) |
Campo di scansione (mm) |
Angolo di scansione massimo ±Θx,y (°) |
Ø raggio in ingresso @1/e² (mm) |
Punto @1/e² (μm) |
Distanza di lavoro WD (mm) |
Vetro protettivo |
Numero di parte |
| 70 (telecentrico) |
28×28 |
±11,3 |
10 |
5 |
92,5 |
PG4 |
4401-576-000-21 |
| 100 (telecentrico) |
46×46 |
±12,7 |
10 |
7 |
136,7 |
PG11 |
4401-509-000-21 |
| 160 |
98×98 |
±17,7 |
7 |
15 |
197.4 |
PG4 |
4401-399-000-21 |
| 167 (telecentrico) |
65×65 |
±11,3 |
10 |
13 |
255,0 |
PG15 |
4401-511-000-21 |
| 255 |
170×170 |
±19,3 |
10 |
17 |
318.1 |
PG11 |
4401-481-000-21 |
2.3 Altre bande di lunghezze d'onda (sintesi brochure ufficiale)
| Materiale |
Fasce coperte |
Gamma di lunghezze focali |
| Vetro ottico |
532–1064 nm |
100–420 mm |
| Silice fusa |
340–360 / 440–460 / 515–540 / 1030–1080 / 1900–2000 nm |
Dipende dalla banda (ad esempio 265/354/437 mm nella banda 1900–2000 nm) |
3. Telecentrico vs non telecentrico: quando devi diventare telecentrico
Descrizione ufficiale delle versioni telecentriche:il campo di scansione massimo non supera l'apertura dell'obiettivo, Mala rotondità dello spot e l'angolo di incidenza rimangono costanti nell'intero campo di scansione.
| Articolo |
Non telecentrico (standard) |
Telecentrico |
| Campo di scansione per un dato FL |
Più grande (ad es. 255 mm → 187 × 187 mm) |
Più piccolo (ad es. 251 mm → 63 × 63 mm) |
| Individua la rotondità in tutto il campo |
Varia lontano dal centro |
Costante |
| Angolo di incidenza sul campo |
Varia con la posizione |
Costante |
| Vestibilità tipica |
Marcatura, lavorazione generale, area massima |
Foratura di precisione, microlavorazione, tramite conicità/perpendicolarità, parti multistrato o a gradini |
4. Silice fusa vs vetro ottico: selezione del materiale e del rivestimento
Secondo le spiegazioni tecniche ufficiali:
- Rivestimento a basso assorbimento:ottica in silice fusa nel400–1080 nmla gamma viene fornita con il rivestimento a basso assorbimento del produttore di serie —
- assorbimento≤ 20 ppm a 1064 nm(tipicamente migliore di 10 ppm)
- assorbimento≤ 30 ppm a 532 nm(tipicamente migliore di 15 ppm)
- regola di identificazione: le lenti in silice fusa il cui codice termina con "-26" portano questo rivestimento
- Processi di rivestimentocopertura UV/VIS/NIR, dalla deposizione convenzionale fino asputtering di fasci ionici;
- Rivestimenti con angolazione ottimizzatasono utilizzati per ottenere risultati eccellenti euniformetrasmissione attraverso l'intero campo di scansione;
- Test della soglia di danno:tutti i rivestimenti sono misurati perDIN EN ISO 11254-2utilizzando il metodo multi-impulso (S-on-1);
- Spostamento del fuoco termicoviene contrastato, secondo la documentazione ufficiale, utilizzando materiali a basso assorbimento (silice fusa di alta qualità appositamente selezionata) più rivestimenti a basso assorbimento, monitorati lotto per lotto con l'apparecchiatura di misurazione dell'assorbimento interna del produttore.
| Caso |
Valore |
| Lente di campo in silice fusa @1064 nm, 12 ns, 100 Hz |
40J/cm² |
| Lente di campo in silice fusa @1030 nm, 291 fs, 5 kHz |
0,9J/cm² |
| Lente di campo in vetro ottico a 1064 nm, 9 ns, 100 Hz |
10J/cm² |
| Espansore del fascio, lente di ingresso in silice fusa da 1064 nm, 9 ns |
30J/cm² |
| Espansore del fascio, silice fusa 355 nm, 5 ns |
5J/cm² |
Perché è importante:I valori LIDT a impulsi brevi (femtosecondi/picosecondi) differiscono dai valori dei nanosecondi di due ordini di grandezza (0,9 J/cm² contro 40 J/cm²).Selezionare l'ottica rispetto alla soglia dei nanosecondi per un processo al femtosecondo è una classica fonte di danni a cascata.
5. Espansioni del fascio: la linea ufficiale è solo ad ingrandimento variabile continuo 5.1 Cosa fa un espansore di raggi
Secondo la descrizione ufficiale, gli espansori di raggio lo sonosistemi ottici beam shapingper la lavorazione laser dei materiali:
- Essimodificare contemporaneamente il diametro e la divergenza del raggio, ottimizzandodiametro della macchia focale, posizione focale e caratteristiche di propagazione del fascio;
- Modificando la divergenza del raggio di ingresso, possono farloregolare la lunghezza focale posteriore degli obiettivi di campo F-Theta-Ronar / Focus-Ronar;
- Tutti gli espansori di raggio LINOS possono essere utilizzati al contrario come riduttori di raggio;
- La documentazione ufficiale raccomanda esplicitamente di accoppiarli conLenti di campo LINOS F-Theta-Ronar.
5.2 Espansori del fascio ad ingrandimento variabile manuali (tabella delle specifiche ufficiali)
| Modello |
Ingrandimento |
Lunghezza d'onda del progetto |
Gamma di lunghezze d'onda |
Raggio di ingresso massimo @1/e² |
Materiale |
Numero di parte |
| Fascio di espansione var. 1x-4x silice fusa da 355 nm (alloggiamento in acciaio inossidabile) |
1.0–4.0 |
355 nm |
340–360 nm |
10,0 mm |
Silice fusa + acciaio inossidabile |
4401-613-000-28 |
| Fascio di espansione var. 2x-8x 1064 nm |
2.0–8.0 |
1064 nm |
1064 nm |
8,0 mm |
Vetro ottico + alluminio anodizzato nero |
4401-256-000-20 |
| Fascio di espansione var. 2x-8x 532 nm |
2.0–8.0 |
532 nm |
532 nm |
8,0 mm |
Vetro ottico + alluminio anodizzato nero |
4401-257-000-20 |
| Fascio di espansione var. Silice fusa 2x-8x 532 nm |
2.0–8.0 |
532 nm |
515–540 nm |
4,0 mm |
Lente di ingresso in silice fusa |
4401-446-000-20 |
| Fascio di espansione var. Silice fusa 2x-8x 1064 nm |
2.0–8.0 |
1064 nm |
1030–1080 nm |
6,0 mm |
Lente di ingresso in silice fusa |
4401-359-000-20 |
| Fascio di espansione var. 2x-8x 633/780/830/980 nm |
2.0–8.0 |
633 nm |
630–980 nm |
8,0 mm |
Vetro ottico |
4401-258-000-20 |
| Fascio di espansione var. Silice fusa 2x-8x 355 nm |
2.0–8.0 |
355 nm |
355 nm |
3,4 mm |
Tutta silice fusa |
4401-402-000-20 |
Parametri meccanici comuni (brochure ufficiale):
- Diametro massimo meccanico del raggio di uscita:31 mm
- Lunghezza massima:165,5 mm(inclusa la corsa di correzione della divergenza)
- Diametro esterno massimo:Ø 42,0 mm; diametro di montaggioØ 37,6 −0,1 mm(faccia di riferimento A)
- Distorsione massima dell'angolo di input consentita:0,2° (senza vignettatura); L'inclinazione del raggio di uscita è amplificata dalinverso dell'ingrandimento
- Approssimazione ufficiale:diametro massimo del raggio in ingresso = 31 mm ÷ ingrandimento(un ingrandimento maggiore consente un'apertura di ingresso più piccola)
5.3 Espansori di fascio motorizzati ad ingrandimento variabile (scheda prodotto ufficiale)
- Variabile continua1x...4xE2x…8x; bande di lunghezze d'onda340–360 nm / 515–540 nm / 1030–1080 nm;design interamente in silice fusa;
- Diametro massimo del raggio di ingressofino a 8 mm;uscita massima meccanica 31 mm;
- 10 preset indipendenti(ingrandimento e divergenza); dichiarato ufficialmente di abilitarecommutazione automatica dell'ingrandimento che riduce i tempi di configurazione della macchinaMentremantenimento della classe di sicurezza laser durante la regolazione;
- Interfacce:SubD9/RS232, USB 2.0, Phoenix Contact/RS232; regola del suffisso del codice articolo−20 = SubD9/RS232, −21 = Phoenix Contact/RS232, −22 = USB 2.0;
- Velocità di trasmissione 9600 bit/s; fornitura7–12 V(7–24 V per l'interfaccia Phoenix Contact); Conformità CE/RoHS;IP20; Software di controllo Windows (Win10).
| Ingrandimento |
Lunghezza d'onda (nm) |
Raggio massimo in ingresso @1/e² (mm) |
Rivestimento a basso assorbimento |
Numeri di parte |
| 1x...4x |
340–360 |
8 |
— |
4401-596-000-20/-21/-22 |
| 1x...4x |
515–540 |
8 |
✓ |
4401-597-000-20/-21/-22 |
| 1x...4x |
1030–1080 |
8 |
✓ |
4401-598-000-20/-21/-22 |
| 2x…8x |
340–360 |
6 |
— |
4401-516-000-20/-21/-22 |
| 2x…8x |
515–540 |
8 |
✓ |
4401-515-000-20/-21/-22 |
| 2x…8x |
1030–1080 |
8 |
✓ |
4401-514-000-20/-21/-22 |
Esempi di schede tecniche individuali (per verificare i dettagli della selezione):
| Parametro |
4401-596-000-2x (1x-4x, 340–360 nm) |
4401-634-000-2x (2x-8x, 340–360 nm) |
| Materiale delle lenti |
Silice fusa |
Silice fusa |
| Apertura di ingresso meccanica |
8,7 mm |
15,5 mm |
| Raggio di uscita massimo @1/e² |
25 mm (apertura di uscita meccanica 31 mm) |
30,9 mm |
| Stabilità di puntamento |
< 0,3 mrad |
< 0,5 mrad |
| Dispersione del ritardo di gruppo GDD @λ |
3114 mq² |
1906 mq² |
| Trasmissione totale @ 340–360 nm |
> 96% |
> 96% |
| LIDT |
4 J/cm² a 355 nm, 6 ns, 100 Hz; 0,4 J/cm² a 343 nm, 200 fs, 1 kHz |
Stesso |
| Peso |
0,90 chilogrammi |
1,0 kg |
5.4 Espansore del raggio UV a basso degassamento (1x–4x)
Posizionamento ufficiale: ilil primo espansore di raggi UV standard a basso degassamento disponibile sul mercato, con alloggiamento in acciaio inossidabile e ottica in silice fusa, mirato asemiconduttori, elaborazione wafer e display elettroniciindustrie. Il comunicato stampa ufficiale (2024-04-11) lo ha lanciato insieme alLente F-Theta Ronar UV a basso degassamento (340–360 nm).
| Parametro |
Valore |
| Gamma di ingrandimento |
1x – 4x (continuo, inclusa la regolazione continua della divergenza dell'uscita) |
| Lunghezza d'onda del progetto |
355 nm (rivestimento a banda larga 340–360 nm) |
| Diametro massimo del raggio in ingresso |
10 mm@1/e²; 12 mm (troncato) |
| Diametro massimo del raggio di uscita |
24 mm (troncato) |
| Trasmissione |
≥ 96% @340–360 nm; > 90% a 635 nm |
| LIDT |
4 J/cm² a 355 nm, 6 ns, 100 Hz |
| Alloggiamento |
Acciaio inossidabile (design a basso rilascio di gas) |
| Numero di parte |
4401-613-000-28 |
6. Vetro protettivo (sostituibile): il materiale di consumo più trascurato
Ufficialmente vengono utilizzate sia le lenti di campo che gli espansori di raggiovetro protettivo in silice fusa sostituibile, e con il vetro di protezione montato sul lato di uscita l'insieme è protettoIP6Xstandard relativi alle polveri. Il vetro protettivo è ordinato separatamente, ad esempio:
| PG n. |
Diametro × spessore |
Fascia di rivestimento AR |
Numero di parte |
| PG14 |
113 mm×3 mm |
1030–1080 nm, basso assorbimento |
4401-499-005-00 |
| PG16 |
132×3 mm |
1030–1080 nm, basso assorbimento |
4401-513-006-00 |
| PG11 |
113 mm×3 mm |
340–380 + 633 nm |
4401-481-005-00 |
| PG15 |
113 mm×3 mm |
340–380 + 633 nm |
4401-511-823-00 |
| PG27 |
17,5×1,6 mm |
340–380 + 633 nm |
4401-516-006-00 |
7. Corrispondenza di lente di campo, espansore del raggio e scanner: lista di controllo in sei passaggi
Passaggio 1: correggere l'area di lavoro e i requisiti del punto
- Lavora a ritroso con le formule ufficiali:
Ø spot = 1,83 × λ × FL / Ø fascioE2y = FL × 2Θy × π/180;
- Ricorda che l'angolo di scansione è limitato dallo scanner stesso (gli angoli di scansione massimi variano in base al modello: controlla la scheda tecnica dello scanner).
Passo 2 — Correggi la lunghezza focale e controlla la distanza di lavoro
- Scegli le lunghezze focali candidate dalle tabelle nella Sezione 2 eleggere contemporaneamente la distanza di lavoro WD— Una WD insufficiente provoca urti contro il pezzo ed è più spesso trascurata rispetto alla dimensione del punto.
Passaggio 3: fissare il materiale (silice fusa o vetro ottico)
- Lunghezza d'onda in 340–360 / 440–460 / 515–540 / 1030–1080 / 1900–2000 nm → serie di silice fusa;
- 532–1064 nm a potenza convenzionale → serie di vetri ottici;
- Impulso breve o potenza elevata → preferire la silice fusa con rivestimento a basso assorbimento (i codici "-26").
Passaggio 4: verifica LIDT
- Abbina la durata effettiva dell'impulso e la densità di potenza al LIDT (i valori dei nanosecondi e dei femtosecondi differiscono di due ordini di grandezza - vedere la Sezione 4);
- Ufficialmente:l'effettivo espansore del raggio LIDT e lo spostamento del fuoco termico dipendono dalla configurazione specifica del sistema e dai parametri del laser; si consiglia di testarlo prima dell'uso.
Passaggio 5: decidere se è necessario un espansore del raggio
- Per ridurre la dimensione dello spot → espandere il diametro del raggio di ingresso (usando un espansore per avvicinarsi all'apertura di ingresso di progetto della lente di campo si ottiene lo spot più piccolo);
- Per regolare la posizione di messa a fuoco/lunghezza focale posteriore → modificare la divergenza di ingresso con un espansore;
- Per ridurre anziché espandere → ufficialmente, gli espansori LINOS possono essere utilizzati al contrario come riduttori di raggio.
Passaggio 6: correggere interfacce, preimpostazioni e materiali di consumo
- Per le versioni motorizzate, confermare il suffisso dell'interfaccia (−20 / −21 / −22) e se è necessaria la commutazione automatica di 10 preimpostazioni;
- Verificare la filettatura della lente di campo (M85×1, con i singoli modelli M76×1 / M110×1) e il diametro di montaggio dell'espansore (Ø37,6 −0,1 mm);
- Ordina il vetro protettivo abbinato nello stesso acquisto.
8. Insidie del campo
- Insidia 1: guardare solo il campo di scansione, non la distanza di lavoro.Una lunghezza focale lunga dà un'area ampia ma anche una WD lunga (ad es. lunghezza focale 420 mm → WD 510,9 mm). Se la struttura della macchina non è in grado di accoglierlo, escluderlo al primo passaggio.
- Trappola 2: selezione dell'ottica su LIDT al nanosecondo per un processo al femtosecondo.Dati ufficiali: le lenti di campo in silice fusa mostrano 40 J/cm² a 12 ns ma solo 0,9 J/cm² a 291 fs. La selezione rispetto al valore dei nanosecondi porta a danni a cascata in breve tempo.
- Trappola 3: Confondere l'"apertura meccanica" con l'"apertura ottica 1/e²".L'uscita meccanica massima di un espansore di raggio è di 31 mm, mentre un modello specifico può essere di 25 mm o 30,9 mm con definizione 1/e²; calcolando lo spot da 31 mm si dà la risposta sbagliata.
- Trappola 4: dimenticare che l'apertura di ingresso dell'espansore si riduce con l'ingrandimento.Approssimazione ufficiale: diametro massimo del raggio in ingresso = 31 mm ÷ ingrandimento. La selezione di un ingrandimento elevato senza controllare l'apertura di ingresso produce vignettatura o ritaglio.
- Trappola 5: mescolare ottiche telecentriche e non telecentriche all'interno di un unico processo.Le versioni telecentriche mantengono costanti la rotondità del punto e l'angolo di incidenza sul campo; le versioni non telecentriche variano in base alla posizione. Mescolarli su una macchina produce una qualità incoerente tra le stazioni.
- Trappola 6: ignorare il limite di distorsione dell'angolo di ingresso di 0,2°.Ufficialmente, è consentita una distorsione massima dell'angolo di ingresso di 0,2° senza vignettatura, e l'inclinazione di uscita è amplificata dall'inverso dell'ingrandimento: quindi maggiore è l'ingrandimento, più fa male un percorso del raggio sciatto.
- Trappola 7: non immagazzinare il vetro protettivo.Il vetro protettivo è un materiale di consumo sostituibile da ordinare separatamente; finendo si ferma la linea.
9. Collegamento del prodotto: approvvigionamento di lenti da campo LINOS ed espansori del fascio
Fradwell fornisce lenti di campo LINOS originali tedesche (F-Theta-Ronar) ed espansori di fascio, con supporto per la selezione in base a lunghezza focale/lunghezza d'onda/campo di scansione, verifica della scheda tecnica e spedizione in tutto il mondo:
- Lenti di campo a basso assorbimento in silice fusa da 1030–1080 nm(70 / 100 / 118 / 163 / 167 / 251 / 255 / 270 / 340 / 420 mm): [segnaposto pagina prodotto];
- Lenti di campo in silice fusa UV da 340–360 nm(70 / 100 / 160 / 167 / 255 mm): [segnaposto pagina prodotto];
- Espansori di fascio manuali ad ingrandimento variabile(1x-4x, 2x-8x, bande di lunghezza d'onda multiple): [segnaposto pagina prodotto];
- Espansori di fascio motorizzati ad ingrandimento variabile(1x-4x, 2x-8x, 10 preimpostazioni): [segnaposto pagina prodotto];
- Espansori di raggi UV a basso degassamento(1x-4x, semiconduttore/wafer/display): [segnaposto pagina prodotto];
- Vetro protettivo abbinato (serie PG): [segnaposto della pagina del prodotto].
Per supporto nella selezione, inviaci: lunghezza d'onda del laser, potenza media/di picco e durata dell'impulso, campo di scansione target, diametro del punto target, vincoli di distanza di lavoro e modello di scanner con il suo angolo di scansione massimo.
10. Conclusione
Selezione della lente di campo LINOS e dell'espansore del fascio in tre frasi:
- La lunghezza focale è l’unica variabile primaria— fissa insieme il campo di scansione, la dimensione dello spot e la distanza di lavoro, e bloccandolo si blocca la relazione tra tutti e tre (formule ufficiali nella Sezione 1);
- Il materiale e il rivestimento dipendono dalla lunghezza d'onda, dalla potenza e dalla durata dell'impulso— silice fusa per UV e impulsi brevi, rivestimento a basso assorbimento (codici che terminano con "-26") per lavori impegnativi a 1030–1080 nm, con LIDT verificato rispetto alla durata effettiva dell'impulso;
-