超透鏡非常適合激光加工,它們提供了很長的焦深,可以輕松精確地標記和加工各種非平面物體。
超透鏡超長焦深示意圖
與傳統的場鏡打標系統相比,超透鏡打標系統具有以下優點:
選用一個合適的超透鏡,主要是考慮激光波長、通光口徑(入射激光束光斑直徑)、中心焦距、焦深、聚焦光斑直徑、激光功率。在50W激光功率下,超透鏡不需要鍍膜就可以穩定工作。根據打標面積尺寸選擇中心焦距,焦距越長,打標面積越大,但聚焦光斑也越大,所以需要選擇合理的中心焦距。
超透鏡打標系統光路圖
假設超透鏡到第2個掃描鏡片的距離為L1,第2個掃描鏡片到工作面的距離為L2,超透鏡的有效中心焦距為F,則 F=L1+L2。如果振鏡的最大掃描角度為θ,則中心焦點與邊緣焦點的距離就是打標面的半徑R,R=TAN(θ)*L2,R,最邊緣的離焦量L3為 L3=L2/COSIN(θ)-L2,該離焦量應該小於1/2焦深,打標就會跟焦平面的標記一樣清晰均勻。
假設打標面積邊長,振鏡的最大掃描光學角是±20度,假設L1=50mm,則計算超透鏡的中心波長和離焦量±L3如下表所示,選擇超透鏡的有效焦距F還要考慮L1的距離,也就是超透鏡到第2個掃描鏡的距離,即超透鏡有些焦距F=L1+L2
打標面積邊長 mm |
打標面積半徑R mm |
最大掃描角 θ |
中心焦距L2 mm |
有效中心焦距F mm |
離焦量L3 mm |
50 |
35.36 |
0.35 |
97.14 |
147.14 |
6.23 |
75 |
53.03 |
0.35 |
145.71 |
195.71 |
9.35 |
100 |
70.71 |
0.35 |
194.28 |
244.28 |
12.47 |
125 |
88.39 |
0.35 |
242.84 |
292.84 |
15.59 |
150 |
106.07 |
0.35 |
291.41 |
341.41 |
18.70 |
200 |
141.42 |
0.35 |
388.55 |
438.55 |
24.94 |
250 |
176.78 |
0.35 |
485.69 |
535.69 |
31.17 |
300 |
212.13 |
0.35 |
582.83 |
632.83 |
37.40 |
350 |
247.49 |
0.35 |
679.97 |
729.97 |
43.64 |
400 |
282.84 |
0.35 |
777.10 |
827.10 |
49.87 |
下圖顯示打標面與超透鏡不同距離的打標效果,距離差高達75mm仍可以清晰標記。
下表顯示了我們的一些產品參數的範圍:
波長 |
有效焦距EFL |
焦深DOF |
直徑 |
光斑大小 |
355 nm |
25 - 100 mm |
25, 50 mm |
3 - 6 mm |
25 - 250 um |
532 nm |
25 - 100 mm |
25, 50 mm |
3 - 6 mm |
25 - 250 um |
1064 nm |
25 - 100 mm |
25, 50 mm |
3 - 6 mm |
25 - 250 um |
10.6 um |
25 - 100 mm |
25, 50 mm |
3 - 6 mm |
50 - 250 um |