超透镜非常适合激光加工,它们提供了很长的焦深,可以轻松精确地标记和加工各种非平面物体。
超透镜超长焦深示意图
与传统的场镜打标系统相比,超透镜打标系统具有以下优点:
选用一个合适的超透镜,主要是考虑激光波长、通光口径(入射激光束光斑直径)、中心焦距、焦深、聚焦光斑直径、激光功率。在50W激光功率下,超透镜不需要镀膜就可以稳定工作。根据打标面积尺寸选择中心焦距,焦距越长,打标面积越大,但聚焦光斑也越大,所以需要选择合理的中心焦距。
超透镜打标系统光路图
假设超透镜到第2个扫描镜片的距离为L1,第2个扫描镜片到工作面的距离为L2,超透镜的有效中心焦距为F,则 F=L1+L2。如果振镜的最大扫描角度为θ,则中心焦点与边缘焦点的距离就是打标面的半径R,R=TAN(θ)*L2,R,最边缘的离焦量L3为 L3=L2/COSIN(θ)-L2,该离焦量应该小于1/2焦深,打标就会跟焦平面的标记一样清晰均匀。
假设打标面积边长,振镜的最大扫描光学角是±20度,假设L1=50mm,则计算超透镜的中心波长和离焦量±L3如下表所示,选择超透镜的有效焦距F还要考虑L1的距离,也就是超透镜到第2个扫描镜的距离,即超透镜有些焦距F=L1+L2
打标面积边长 mm |
打标面积半径R mm |
最大扫描角 θ |
中心焦距L2 mm |
有效中心焦距F mm |
离焦量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 |
下图显示打标面与超透镜不同距离的打标效果,距离差高达75mm仍可以清晰标记。
下表显示了我们的一些产品参数的范围:
波长 |
有效焦距EFL |
焦深DOF |
直径 |
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 |