მფრინავი ლაზერული შედუღების თავების დეტალური შეჯამება

დეტალური შეჯამებამფრინავი ლაზერული შედუღების თავები

ის მოიცავს კომპონენტების სახელებს, განმარტებებს, პრინციპებს, დიზაინის პარამეტრებს და ფორმულის გამოთვლებს და გამოიყენებამაღალსიჩქარიანი სკანირების შედუღება(მაგალითად, გალვანომეტრიული სისტემები) ან დისტანციური შედუღების აპლიკაციები.

1. მფრინავი შედუღების ლაზერული შედუღების თავაკები

მფრინავი შედუღება (სკანირებადი ლაზერული შედუღება) ახორციელებს დინამიურ ფოკუსირებას მაღალსიჩქარიანი გალვანომეტრის ამრეკლავი ლაზერული სხივების მეშვეობით და შესაფერისია დიდი ფართობისა დამაღალსიჩქარიანი შედუღებამისი ძირითადი კომპონენტებია:

1. სხივის კოლიმაციის მოდული

კოლიმატორი

ფუნქცია: ოპტიკურ-ბოჭკოვანი დივერგენტული ლაზერის (NA=0.1~0.22) გამომავალი სიგნალის პარალელურ სხივად გარდაქმნა.

ძირითადი პარამეტრები: ფოკუსური მანძილი fcoll, კოლიმირებული სხივის დიამეტრი Dcoll.

ფორმულა:

1.2 გალვანომეტრის სკანირების სისტემა

X/Y ღერძის Galvo სარკეები

ფუნქცია: სინათლის სხივის მიმართულების შეცვლა მაღალსიჩქარიანი მბრუნავი სარკეების მეშვეობით ორგანზომილებიანი სიბრტყის სკანირების მისაღწევად.

ძირითადი პარამეტრები: სკანირების სიჩქარე (ჩვეულებრივ ≥10 მ/წმ), განმეორებითი პოზიციონირების სიზუსტე (<±5μrad), სარკის ზომა (საჭიროა სხივის დიამეტრის Dcoll-ის დაფარვა).

გალვანომეტრიული ძრავა: სერვოძრავა ან გალვანომეტრიული ძრავა <1ms რეაგირების დროით.

1.3 დინამიური ფოკუსირების მოდული (F-თეტა ლინზა ან გალვანომეტრი + ბრტყელი ველის ლინზა)

F-თეტა ლინზა

ფუნქცია: ფოკუსირების თანმიმდევრულობის შესანარჩუნებლად გალვანომეტრის გადახრის კუთხის სიბრტყეზე წრფივ გადაადგილებად გარდაქმნა.

ძირითადი ფორმულები:

2. მუშაობის პრინციპი

სხივის გზა: ლაზერი → კოლიმატორი → X გალვანომეტრი → Y გალვანომეტრი → F-თეტა ლინზა → სამუშაო ნაწილის ზედაპირი.

დინამიური ფოკუსირება:

როდესაც გალვანომეტრის გადახრის კუთხე θ-ია, ფოკუსის პოზიცია (x, y) გარდაიქმნება F-თეტა ლინზით შემდეგნაირად:

3. ძირითადი დიზაინის პარამეტრები და ფორმულები

3.1 ლოკალური ზომის გაანგარიშება

ფოკუსირებული ლაქის დიამეტრი d (დიფრაქციის ზღვარი):

3.2 სკანირების დიაპაზონი და გალვანომეტრის კუთხე

მაქსიმალური სკანირების დიაპაზონი L:

3.3 შედუღების სიჩქარე და აჩქარება

წრფივი სიჩქარე v

3.4 ფოკუსის სიღრმე (DOF)

3.5 სიმძლავრის სიმკვრივე და ენერგიის შეყვანა

სიმძლავრის სიმკვრივე I:

ენერგიის სიმკვრივე E (იმპულსური შედუღება):

4. გადახრები და ოპტიმიზაციის დიზაინი

4.1 F-თეტა ლინზის აბერაციის კორექცია

დისტორსია: ის უნდა აკმაყოფილებდეს r∝θ მოთხოვნებს, ხოლო არაწრფივი დისტორსია უნდა იყოს <0.1%.

ველის გამრუდება: მრავალლინზიანი ჯგუფების მეშვეობით ბრტყელი ველის დიზაინი.

4.2 გალვანომეტრის სინქრონიზაციის შეცდომა

ელიფსური ლაქების თავიდან ასაცილებლად, X/Y გალვანომეტრის დაყოვნება <1μs უნდა იყოს.

5. დიზაინის პროცესის მაგალითი

შეყვანის მოთხოვნები: სკანირების დიაპაზონი L, ლაქის ზომა d, შედუღების სიჩქარე v. F-თეტა ლინზის შერჩევა: fθ-ის განსაზღვრა L=2fθtan(θmax)-ის მიხედვით.

გამოთვალეთ გალვანომეტრის პარამეტრები: კუთხური სიჩქარე ω=v/fθ და გადაამოწმეთ გალვანომეტრის მუშაობა.

ლაქის ხარისხის შემოწმება: ლინზების ჯგუფის აბერაციების ოპტიმიზაცია Zemax/OpticStudio-ს მეშვეობით.

6. სიფრთხილის ზომები

თერმული მართვა: გალვანომეტრები და ლინზები საჭიროებენ წყლით გაგრილებას მაღალი სიმძლავრის პირობებში (მაგალითად, >1 კვტ).

შეჯახების საწინააღმდეგო დაცვა: გალვანომეტრებს სჭირდებათ საგანგებო დამუხრუჭება მექანიკური შეჯახების თავიდან ასაცილებლად.

კალიბრაცია: რეგულარულად დაკალიბრეთ ოპტიკური გზის კოაქსიალურობა (გადახრა <0.05 მმ).