1. Co właściwie rozwiązuje soczewka polowa f-Theta
Dwa lustra skanera odchylają wiązkę światłastała prędkość kątowa. Skup tę wiązkę za pomocą zwykłej soczewki sferycznej, a plamki lasera będą „gęste w środku, rzadkie na krawędziach” — im większy obszar roboczy, tym większe odchylenie prędkości liniowej krawędzi i gęstości energii.
Soczewka polowa f-Theta sprawia, że położenie skupionego punktu jest liniowe w zależności od kąta skanowania(zależność „f-theta”), przekształcając stałą prędkość kątową skanera nastała prędkość liniowa na przedmiocie obrabianym, więc rozmiar plamki i gęstość energii pozostają jednolite w całym polu skanowania.
Dwie oficjalne zależności obliczeniowe(źródło: oficjalna broszura LINOS, sekcja Obliczenia podstawowe):
- Średnica plamki:
Ø plamki = 1,83 × λ × FL / Ø wiązki
- gdzie 1,83 to współczynnik apodyzacji, λ to długość fali, FL to ogniskowa (mm), a Beam-Ř to średnica wiązki wejściowej (mm)
- Długość skanowania:
2y = FL × 2Θy × π/180,2x = FL × 2Θx × π/180
- gdzie FL to ogniskowa (mm), a Θx, Θy to kąty skanowania (°)
2. Oficjalne tabele ogniskowej ↔ pola skanowania (dane dotyczące wyboru rdzenia) 2.1 Seria 1030–1080 nm (topiona krzemionka, powłoka niskoabsorpcyjna) — główne pasmo lasera światłowodowego
| Nominalny FL (mm) |
Pole skanowania (mm) |
Maksymalny kąt skanowania ±Θx,y (°) |
Belka wejściowa Ř @1/e² (mm) |
Punkt @1/e² (μm) |
Odległość robocza WD (mm) |
Szkło ochronne |
Numer części |
| 70 (telecentryczny) |
26 × 26 |
±10,9 |
14 |
10 |
87,5 |
PG22 |
4401-551-000-26 |
| 100 (telecentryczny) |
44×44 |
±12,2 |
14 |
15 |
137,0 |
PG14 |
4401-561-000-26 |
| 118 (telecentryczny) |
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 (telecentryczny) |
84 × 84 |
±14,9 |
20 |
16 |
215,4 |
PG16 |
4401-513-000-26 |
| 251 (telecentryczny) |
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 Seria 340–360 nm (krzemionka topiona) – pasmo przetwarzania UV
| Nominalny FL (mm) |
Pole skanowania (mm) |
Maksymalny kąt skanowania ±Θx,y (°) |
Belka wejściowa Ř @1/e² (mm) |
Punkt @1/e² (μm) |
Odległość robocza WD (mm) |
Szkło ochronne |
Numer części |
| 70 (telecentryczny) |
28 × 28 |
±11,3 |
10 |
5 |
92,5 |
PG4 |
4401-576-000-21 |
| 100 (telecentryczny) |
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 (telecentryczny) |
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 Inne pasma fal (oficjalne podsumowanie broszury)
| Tworzywo |
Opaski zakryte |
Zakres ogniskowych |
| Szkło optyczne |
532–1064 nm |
100–420 mm |
| Topiona krzemionka |
340–360 / 440–460 / 515–540 / 1030–1080 / 1900–2000 nm |
Zależy od pasma (np. 265 / 354 / 437 mm w paśmie 1900–2000 nm) |
3. Telecentryczny a nietelecentryczny: kiedy musisz zastosować telecentryzm
Oficjalny opis wersji telecentrycznych:maksymalne pole skanowania nie przekracza apertury obiektywu, Aleokrągłość plamki i kąt padania pozostają stałe w całym polu skanowania.
| Przedmiot |
Nietelecentryczny (standard) |
Telecentryczny |
| Pole skanowania dla danego FL |
Większy (np. 255 mm → 187 × 187 mm) |
Mniejszy (np. 251 mm → 63 × 63 mm) |
| Znajdź okrągłość na całym polu |
Różni się od centrum |
Stały |
| Kąt padania w poprzek pola |
Zależy od pozycji |
Stały |
| Typowe dopasowanie |
Znakowanie, ogólna obróbka, maksymalna powierzchnia |
Precyzyjne wiercenie, mikroobróbka, poprzez stożkowanie/prostopadłość, części wielowarstwowe lub schodkowe |
4. Topiona krzemionka a szkło optyczne: wybór materiału i powłoki
Według oficjalnych wyjaśnień technicznych:
- Powłoka niskochłonna:Optyka ze stopionej krzemionki w400–1080 nmasortyment dostarczany z powłoką niskochłonną producenta w standardzie —
- wchłanianie≤ 20 ppm przy 1064 nm(zwykle lepsza niż 10 ppm)
- wchłanianie≤ 30 ppm przy 532 nm(zwykle lepsza niż 15 ppm)
- zasada identyfikacji: soczewki z topionej krzemionki, których numer katalogowy kończy się na „-26”, są wyposażone w tę powłokę
- Procesy powlekaniapokrycie UV/VIS/NIR, od osadzania konwencjonalnego aż dorozpylanie wiązką jonów;
- Powłoki zoptymalizowane pod kątemsłużą do osiągnięcia doskonałego imundurtransmisja w całym polu skanowania;
- Testowanie progu uszkodzenia:wszystkie powłoki są mierzone wgDIN EN ISO 11254-2przy zastosowaniu metody wieloimpulsowej (S-on-1);
- Termiczne przesunięcie ostrościzgodnie z oficjalną dokumentacją przeciwdziała się temu poprzez stosowanie materiałów o niższej absorpcji (specjalnie wybranej wysokiej jakości topionej krzemionki) oraz powłok o niskiej absorpcji, monitorowanych partiami za pomocą wewnętrznego sprzętu do pomiaru absorpcji producenta.
| Sprawa |
Wartość |
| Soczewka polowa ze stopionej krzemionki @1064 nm, 12 ns, 100 Hz |
40 J/cm² |
| Soczewka polowa ze stopionej krzemionki @1030 nm, 291 fs, 5 kHz |
0,9 J/cm² |
| Optyczna szklana soczewka polowa @1064 nm, 9 ns, 100 Hz |
10 J/cm² |
| Ekspander wiązki, soczewka wejściowa ze stopionej krzemionki 1064 nm, 9 ns |
30 J/cm² |
| Ekspander wiązki, topiona krzemionka 355 nm, 5 ns |
5 J/cm² |
Dlaczego to ma znaczenie:wartości LIDT dla krótkich impulsów (femtosekunda/pikosekunda) różnią się od wartości nanosekundowych o dwa rzędy wielkości (0,9 J/cm² w porównaniu z 40 J/cm²).Dobór optyki pod kątem progu nanosekundowego dla procesu femtosekundowego jest klasycznym źródłem uszkodzeń kaskadowych.
5. Ekspandery wiązki: oficjalna linia obejmuje wyłącznie ciągłe zmienne powiększenie 5.1 Co robi ekspander wiązki
Według oficjalnego opisu, ekspandery wiązki sąukłady optyczne kształtujące wiązkędo laserowej obróbki materiałów:
- Onijednocześnie zmieniać średnicę i rozbieżność wiązki, optymalizacjaśrednica plamki ogniskowej, położenie ogniska i charakterystyka propagacji wiązki;
- Zmieniając rozbieżność wiązki wejściowej, mogą to zrobićdostosować ogniskową tylną obiektywów polowych F-Theta-Ronar / Focus-Ronar;
- Wszystkie rozszerzacze wiązek LINOS można stosować odwrotnie jako reduktory wiązek;
- Oficjalna dokumentacja wyraźnie zaleca łączenie ich w paręSoczewki polowe LINOS F-Theta-Ronar.
5.2 Ręczne ekspandery wiązki o zmiennym powiększeniu (oficjalna tabela specyfikacji)
| Model |
Powiększenie |
Projektowana długość fali |
Zakres długości fali |
Maksymalna wiązka wejściowa @1/e² |
Tworzywo |
Numer części |
| Ekspander wiązki var. 1x-4x 355 nm topiona krzemionka (obudowa ze stali nierdzewnej) |
1,0–4,0 |
355 nm |
340–360 nm |
10,0 mm |
Topiona krzemionka + stal nierdzewna |
4401-613-000-28 |
| Ekspander wiązki var. 2x-8x 1064 nm |
2,0–8,0 |
1064 nm |
1064 nm |
8,0 mm |
Szkło optyczne + aluminium anodowane na czarno |
4401-256-000-20 |
| Ekspander wiązki var. 2x-8x 532 nm |
2,0–8,0 |
532 nm |
532 nm |
8,0 mm |
Szkło optyczne + aluminium anodowane na czarno |
4401-257-000-20 |
| Ekspander wiązki var. 2x-8x 532 nm topiona krzemionka |
2,0–8,0 |
532 nm |
515–540 nm |
4,0 mm |
Soczewka wejściowa ze stopionej krzemionki |
4401-446-000-20 |
| Ekspander wiązki var. 2x-8x 1064 nm topiona krzemionka |
2,0–8,0 |
1064 nm |
1030–1080 nm |
6,0 mm |
Soczewka wejściowa ze stopionej krzemionki |
4401-359-000-20 |
| Ekspander wiązki var. 2x-8x 633/780/830/980 nm |
2,0–8,0 |
633 nm |
630–980 nm |
8,0 mm |
Szkło optyczne |
4401-258-000-20 |
| Ekspander wiązki var. 2x-8x 355 nm topiona krzemionka |
2,0–8,0 |
355 nm |
355 nm |
3,4 mm |
Całość ze stopionej krzemionki |
4401-402-000-20 |
Typowe parametry mechaniczne (oficjalna broszura):
- Mechaniczna maksymalna średnica wiązki wyjściowej:31 mm
- Maksymalna długość:165,5 mm(w tym podróże mające na celu korektę rozbieżności)
- Maksymalna średnica zewnętrzna:Ř 42,0 mm; średnica montażowaŘ 37,6 −0,1 mm(powierzchnia odniesienia A)
- Maksymalne dozwolone odchylenie kąta wejściowego:0,2° (bez winietowania); Nachylenie wiązki wyjściowej jest wzmacniane przezodwrotność powiększenia
- Oficjalne przybliżenie:max średnica wiązki wejściowej = 31 mm ÷ powiększenie(większe powiększenie pozwala na mniejszą aperturę wejściową)
5.3 Zmotoryzowane ekspandery wiązki o zmiennym powiększeniu (oficjalna karta produktu)
- Zmienna ciągła1x…4xI2x…8x; pasma długości fal340–360 nm / 515–540 nm / 1030–1080 nm;cała konstrukcja z topionej krzemionki;
- Maksymalna średnica belki wejściowejdo 8 mm;mechaniczna maksymalna wydajność 31 mm;
- 10 niezależnych ustawień wstępnych(powiększenie i rozbieżność); oficjalnie stwierdzono, że umożliwiaautomatyczne przełączanie powiększenia, które skraca czas konfiguracji maszynychwilazachowanie klasy bezpieczeństwa lasera podczas kalibracji;
- Interfejsy:SubD9/RS232, USB 2.0, Phoenix Contact/RS232; reguła przyrostka numeru części−20 = SubD9/RS232, −21 = Phoenix Contact/RS232, −22 = USB 2.0;
- Szybkość transmisji 9600 bit/s; dostarczać7–12 V(7–24 V dla interfejsu Phoenix Contact); Zgodny z CE/RoHS;IP20; Oprogramowanie sterujące dla systemu Windows (Win10).
| Powiększenie |
Długość fali (nm) |
Maksymalna wiązka wejściowa @1/e² (mm) |
Powłoka niskochłonna |
Numery części |
| 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 |
Poszczególne przykłady arkuszy danych (w celu sprawdzenia szczegółów wyboru):
| Parametr |
4401-596-000-2x (1x-4x, 340–360 nm) |
4401-634-000-2x (2x-8x, 340–360 nm) |
| Materiał soczewki |
Topiona krzemionka |
Topiona krzemionka |
| Mechaniczna apertura wejściowa |
8,7 mm |
15,5 mm |
| Maksymalna wiązka wyjściowa @1/e² |
25 mm (mechaniczny otwór wyjściowy 31 mm) |
30,9 mm |
| Stabilność wskazywania |
< 0,3 mrada |
< 0,5 mrada |
| Grupowa dyspersja opóźnienia GDD @λ |
3114 fs² |
1906 fs² |
| Całkowita transmisja przy 340–360 nm |
> 96% |
> 96% |
| LIDT |
4 J/cm² przy 355 nm, 6 ns, 100 Hz; 0,4 J/cm² przy 343 nm, 200 fs, 1 kHz |
To samo |
| Waga |
0,90 kg |
1,0 kg |
5.4 Ekspander wiązki UV o niskim odgazowaniu (1x–4x)
Oficjalne pozycjonowanie: thepierwszy dostępny na rynku standardowy ekspander wiązki UV o niskim poziomie odgazowania, z obudową ze stali nierdzewnej i optyką ze stopionej krzemionki, skierowany dopółprzewodniki, przetwarzanie płytek i wyświetlacz elektronicznybranże. Oficjalny komunikat prasowy (11.04.2024) uruchomił go wraz zniskoemisyjna soczewka UV F-Theta Ronar (340–360 nm).
| Parametr |
Wartość |
| Zakres powiększenia |
1x – 4x (ciągłe, łącznie z ciągłą regulacją rozbieżności wyjściowej) |
| Projektowana długość fali |
355 nm (powłoka szerokopasmowa 340–360 nm) |
| Maksymalna średnica wiązki wejściowej |
10 mm @1/e²; 12 mm (obcięty) |
| Maksymalna średnica wiązki wyjściowej |
24 mm (obcięty) |
| Przenoszenie |
≥ 96% @340–360 nm; > 90% przy 635 nm |
| LIDT |
4 J/cm² przy 355 nm, 6 ns, 100 Hz |
| Mieszkania |
Stal nierdzewna (konstrukcja zapewniająca niskie odgazowanie) |
| Numer części |
4401-613-000-28 |
6. Szkło ochronne (wymienne) — najbardziej pomijany materiał eksploatacyjny
Oficjalnie stosuje się zarówno soczewki polowe, jak i ekspandery wiązkiwymienne szkło ochronne z topionej krzemionki, oraz dzięki szybie ochronnej zamontowanej po stronie wyjściowej, przed którą zespół jest chronionyIP6Xnormy pyłowe. Szyby ochronne zamawia się osobno, np.:
| nr PG |
Średnica × grubość |
Opaska z powłoką AR |
Numer części |
| PG14 |
113 mm × 3 mm |
1030–1080 nm, niska absorpcja |
4401-499-005-00 |
| PG16 |
132 mm × 3 mm |
1030–1080 nm, niska absorpcja |
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 mm × 1,6 mm |
340–380 + 633 nm |
4401-516-006-00 |
7. Dopasowanie soczewki polowej, ekspandera wiązki i skanera: lista kontrolna w sześciu krokach
Krok 1 — Ustal obszar roboczy i wymagania dotyczące miejsca
- Pracuj wstecz, korzystając z oficjalnych wzorów:
Ø plamki = 1,83 × λ × FL / Ø wiązkiI2y = FL × 2Θy × π/180;
- Pamiętaj, że kąt skanowania jest ograniczony przez sam skaner (maksymalne kąty skanowania różnią się w zależności od modelu — sprawdź arkusz danych skanera).
Krok 2 — Ustal ogniskową i sprawdź odległość roboczą
- Wybierz proponowane ogniskowe z tabel w sekcji 2 ijednocześnie odczytać odległość roboczą WD— niewystarczający WD powoduje uderzenia w obrabiany przedmiot i jest częściej pomijany niż wielkość plamki.
Krok 3 — Utrwal materiał (topiona krzemionka vs szkło optyczne)
- Długość fali w 340–360 / 440–460 / 515–540 / 1030–1080 / 1900–2000 nm → seria topionej krzemionki;
- 532–1064 nm przy mocy konwencjonalnej → seria szkła optycznego;
- Krótki impuls lub duża moc → preferuj topioną krzemionkę z powłoką o niskiej absorpcji (numery części „-26”).
Krok 4 — Zweryfikuj LIDT
- Porównaj rzeczywisty czas trwania impulsu i gęstość mocy z LIDT (wartości w nanosekundach i femtosekundach różnią się o dwa rzędy wielkości – patrz sekcja 4);
- Oficjalnie:rzeczywisty ekspander wiązki LIDT i przesunięcie ogniska termicznego zależą od konkretnej konfiguracji systemu i parametrów lasera; zaleca się wykonanie testu przed użyciem.
Krok 5 — Zdecyduj, czy potrzebujesz ekspandera belki
- Aby zmniejszyć rozmiar plamki → zwiększ średnicę wiązki wejściowej (użycie ekspandera w celu zbliżenia się do projektowej apertury wejściowej soczewki polowej daje najmniejszą plamkę);
- Aby wyregulować położenie ostrości / tylną ogniskową → zmienić rozbieżność sygnału wejściowego za pomocą ekspandera;
- Aby zmniejszyć, a nie rozszerzyć, → oficjalnie, ekspandery LINOS mogą być używane odwrotnie, jako reduktory wiązki.
Krok 6 — Napraw interfejsy, ustawienia wstępne i materiały eksploatacyjne
- W przypadku wersji z silnikiem sprawdź przyrostek interfejsu (-20 / -21 / -22) i czy potrzebne jest automatyczne przełączanie z 10 wstępnie ustawionymi ustawieniami;
- Sprawdź gwint obiektywu polowego (M85×1, w poszczególnych modelach M76×1 / M110×1) i średnicę mocowania ekspandera (Ř37,6 −0,1 mm);
- Zamów dopasowane szkło ochronne w ramach tego samego zakupu.
8. Pułapki terenowe
- Pułapka 1: Patrzenie tylko na pole skanowania, a nie na odległość roboczą.Długa ogniskowa daje duży obszar, ale także długi WD (np. ogniskowa 420 mm → WD 510,9 mm). Jeśli konstrukcja maszyny nie jest w stanie tego pomieścić, wyklucz to na pierwszym etapie.
- Pułapka 2: Wybór optyki nanosekundowego LIDT dla procesu femtosekundowego.Oficjalne dane: soczewki polowe ze stopionej krzemionki wykazują 40 J/cm² przy 12 ns, ale tylko 0,9 J/cm² przy 291 fs. Wybór wartości nanosekundowej prowadzi w krótkim czasie do kaskadowych uszkodzeń.
- Pułapka 3: Mylenie „apertury mechanicznej” z „aperturą optyczną 1/e²”.Maksymalna moc mechaniczna ekspandera wiązki wynosi 31 mm, podczas gdy określony model może mieć 25 mm lub 30,9 mm przy definicji 1/e²; obliczenie plamki od 31 mm daje błędną odpowiedź.
- Pułapka 4: Zapominanie, że otwór wejściowy ekspandera zmniejsza się wraz ze wzrostem powiększenia.Oficjalne przybliżenie: maksymalna średnica wiązki wejściowej = 31 mm ÷ powiększenie. Wybór dużego powiększenia bez sprawdzania przysłony wejściowej powoduje winietowanie lub przycinanie.
- Pułapka 5: Mieszanie optyki telecentrycznej i nietelecentrycznej w jednym procesie.Wersje telecentryczne utrzymują stałą okrągłość plamki i kąt padania w całym polu widzenia; wersje nietelecentryczne różnią się w zależności od położenia. Mieszanie ich na jednej maszynie powoduje niespójną jakość pomiędzy stacjami.
- Pułapka 6: Ignorowanie limitu pochylenia kąta wejściowego wynoszącego 0,2°.Oficjalnie dozwolone jest maksymalne odchylenie kąta wejściowego wynoszące 0,2° bez winietowania, a odchylenie wyjściowe jest wzmacniane przez odwrotność powiększenia — więc im większe powiększenie, tym bardziej nierówna ścieżka wiązki szkodzi.
- Pułapka 7: Brak zapasów szkła ochronnego.Szkło ochronne jest materiałem wymiennym, zamawianym osobno; wyczerpanie zatrzymuje linię.
9. Powiązanie produktów: zakup soczewek terenowych i ekspanderów wiązek LINOS
Fradwell dostarcza oryginalne niemieckie soczewki polowe LINOS (F-Theta-Ronar) i ekspandery wiązki, ze wsparciem wyboru według ogniskowej/długości fali/pola skanowania, weryfikacją arkusza danych i wysyłką na cały świat:
- Soczewki polowe o niskiej absorpcji ze stopionej krzemionki 1030–1080 nm(70 / 100 / 118 / 163 / 167 / 251 / 255 / 270 / 340 / 420 mm): [element zastępczy strony produktu];
- Soczewki polowe z krzemionką topioną UV 340–360 nm(70 / 100 / 160 / 167 / 255 mm): [element zastępczy strony produktu];
- Ręczne ekspandery wiązki o zmiennym powiększeniu(1x-4x, 2x-8x, wiele pasm długości fali): [element zastępczy strony produktu];
- Zmotoryzowane ekspandery wiązki o zmiennym powiększeniu(1x-4x, 2x-8x, 10 presetów): [element zastępczy strony produktu];
- Ekspandery promieni UV o niskim odgazowaniu(1x-4x, półprzewodnik/płytka/wyświetlacz): [element zastępczy strony produktu];
- Dopasowane szkło ochronne (seria PG): [element zastępczy strony produktu].
Aby uzyskać pomoc w wyborze, prześlij nam: długość fali lasera, moc średnią/szczytową i czas trwania impulsu, pole skanowania celu, średnicę plamki celu, ograniczenia odległości roboczej oraz model skanera z jego maksymalnym kątem skanowania.
10. Wniosek
Wybór soczewki polowej i ekspandera wiązki LINOS w trzech zdaniach:
- Ogniskowa jest jedyną zmienną podstawową— ustala razem pole skanowania, rozmiar plamki i odległość roboczą, a zablokowanie blokuje związek pomiędzy wszystkimi trzema (oficjalne wzory w Rozdziale 1);
- Materiał i powłoka zależą od długości fali, mocy i czasu trwania impulsu— topiona krzemionka do zastosowań w promieniach UV i krótkich impulsach, powłoka o niskiej absorpcji (numery części kończące się na „-26”) do wymagających prac w zakresie 1030–1080 nm, z LIDT weryfikowaną pod kątem rzeczywistego czasu trwania impulsu;
- Ekspander wiązki to Twoja precyzyjna dźwignia— oficjalna linia standardowa to ciągłe zmienne powiększenie (1x-4x / 2x-8x), które można przesuwać do przodu w celu rozszerzania, do tyłu w celu zm