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激光振镜场镜原理(精)

Rdie aarlh dopedsiide-rrirMte coresingle-modesignalMulti-modepumplighrt光纤激光器原理:光纤激光器主要由泵浦源,耦合器, 掺稀土元素光纤,谐振腔等部件构成。

泵浦源由一 个或多个大功率激光二极管阵列构成, 其发出的泵浦光经特殊的泵浦结构耦合入作为增益介 质的掺稀土元素光纤, 泵浦波长上的光子被掺杂光纤介质吸收,形成粒子数反转,受激发射的光波经谐振腔镜的反馈和振荡形成激光输出。

光纤激光器特点光纤激光器以光纤作为波导介质,耦合效率高,易形成高功率密度,散热效果好,无需 庞大的制冷系统,具有高转换效率,低阈值,光束质量好和窄线宽等优点。

并且,光纤激光 器的谐振腔内无光学镜片,具有免调节、 免维护、高稳定性的优点; 超长的工作寿命和免维 护时间,平均免维护时间在 10万小时以上。

光纤激光器原理图1:峰值功率:脉冲激光器,顾名思义,它输岀的激光是一个一个脉冲,每单个脉冲有一个持续时间,比如说10 ns (纳秒),一般称作单个脉冲宽度,或单个脉冲持续时间,我们用 t 表示。

这种激光器可以发出一 连串脉冲,比如,1秒钟发出10个脉冲,或者有的就发出一个脉冲。

这时,我们就说脉冲重复 (频)率前者为10,后者为1,那么,1秒钟发出10个脉冲,它的脉冲重复周期为 0.1秒,而1秒钟发出1个 脉冲,那么,它的脉冲重复周期为 1秒,我们用T 表示这个脉冲重复周期。

如果单个脉冲的能量为 E ,那么E/T 称作脉冲激光器的平均功率,这是在一个周期内的平均值。

例如,E =50 mJ (毫焦),T = 0.1 秒,那么,平均功率 P 平均=50 mJ/0.1 s = 500 mW 。

如果用E 除以t ,即有激光输出的这段时间内的功率,一般称作峰值功率(peak power ),例如,在前面的例子中 E = 50 mJ, t = 10 ns, P 峰值=50 X 10A (-3)/[10 X10A (-9)] = 5 X 10A 6 W = 5 MW (兆瓦),由于脉冲宽度 t 很小,它的峰值功率 很大。

脉冲能量E=1mj 脉宽t=100ns 重复频率20-80K 脉冲持续时间 T=1s/2k= ?秒平均功率 P=E/T=0.001J/0.00005s=20WP 峰值功率=E/t激光的分类:_激光按波段分―,可分为可见光、红外、紫外、X光、多波长可调谐,目前工业用红外及紫外激光。

例如C02激光器10.64um红外激光,氟灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光,氙灯泵浦YAG激光器1.064um红外激光,半导体侧面/端面泵浦激光器1.064um红外激光。

激光器的种类分,可分为固体、气体、液体、半导体和染料等几种类型:(1 )固体激光器一般小而坚固,脉冲辐射功率较高,应用范围较广泛。

如:Nd:YAG激光器。

Nd (钕)是一种稀土元素,YAG弋表钇铝石榴石,晶体结构与红宝石相似。

(2 )半导体激光器可以通过外加的电场、磁场、温度、压力等改变激光的波长,能将电能直接转换为激光能,所以发展迅速。

(3 )气体激光器以气体为工作物质(主要为惰性气体),单色性和相干性较好,激光波长可达数千种,应用广泛。

气体激光器结构简单、造价低廉、操作方便。

在工农业、医学、精密测量、全息技术等方面应用广泛。

气体激光器有电能、热能、化学能、光能、核能等多种激励方式。

(4 )以液体染料为工作物质的染料激光器于1966年问世,广泛应用于各种科学研究领域。

现在已发现的能产生激光的染料,大约在500种左右。

这些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。

它们还可以包含在有机塑料中以固态出现,或升华为蒸汽,以气态形式出现。

所以染料激光器也称为“液体激光器”。

染料激光器的突出特点是波长连续可调。

燃料激光器种类繁多,价格低廉,效率高,输出功率可与气体和固体激光器相媲美,应用于分光光谱、光化学、医疗和农业。

(5 )红外激光器已有多种类型,应用范围广泛,它是一种新型的红外辐射源,特点是辐射强度高、单色性好、相干性好、方向性强。

(6 ) X射线激光器在科研和军事上有重要价值,应用于激光反导弹武器中具有优势;生物学家用X射线激光能够研究活组织中的分子结构或详细了解细胞机能;用X射线激光拍摄分子结构的照片,所得到的生物分子像的对比度很高。

(7 )化学激光器有些化学反应产生足够多的高能原子,就可以释放出大能量,可用来产生激光作用。

(8 )自由电子激光器这类激光器比其他类型更适于产生很大功率的辐射。

它的工作机制与众不同,它从加速器中获得几千万伏高能调整电子束,经周期磁场,形成不同能态的能级,产生受激辐射。

光分为可见光和不可见光:是根据人的肉眼是否能看到来划分的。

光的可见与不可见与光(或者说电磁波,光就是电磁波)的波长有关系,人眼能看到的电磁波的波长范围是400nm 到760nm, 400nm左右的是紫色光,小于这个波长的人眼就看不到了,是紫外线。

760nm附件的是红色光,波长大于这个范围,人眼也感觉不到也就是红外线。

58Drun 490M 波长为380— 780nm 的电磁波为可见光。

可见光透过三棱镜可以呈现出红、 橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的光谱。

红色光波最长, 640- 780nm 紫 色光波最短,380—430nm 红 640—780nm 橙 640—610nm 黄 610—530nm 绿 505—525nm 蓝 505—470nm 紫 470—380nm 肉眼看得见的是电磁波中很短的一段,从 0.4-0.76微米这部分称为可见光。

可 见光经三棱镜分光后,成为一条由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色组成的 光带,这光带称为光谱。

其中红光波长最长,紫光波长最短,其它各色光的波长 则依次介于其间。

波长长于红光的(>0.76微米)有红外线有无线电波;波长短于 紫色光的(<0.4微米)有紫外线 常见的可见光有:红光、紫光常用的是:红外和紫外,红外的如:YAG 灯泵浦,CO,半导体侧面/端面泵浦, 光纤激光依据释放能量的方式可分为: 连续和脉冲激光,连续激光是以稳定、连续的光束释放出能量,如二氧化碳、 CW 光纤激光器。

脉冲激光的能量是以脉冲的形式释放的,即激光能量在一个固定的(也有可调节的)时间内(脉冲宽度)释放出来(称为一个脉冲),而 每个脉冲之间的时间是可控的, 依据脉冲宽度,此类激光又可分为长脉冲激光(脉宽为毫秒 级)和短脉冲激光(脉宽为纳秒级),近年又出现了皮秒激光 (1皮秒等于一万亿分之一 秒(10E-12 秒)。

激光脉冲:指的是脉冲工作方式的激光器发出的一个光脉冲,简单的说,好比手电筒的 工作一样,一直合上按钮就是连续工作,合上开关立刻又关掉就是发出了一个 光脉冲”。

SCAPS 丁标卡功能介绍:1. USB1.1-2.0与PC 连接,实时计算激光及振镜信号,在线网格校正TOOn m 400nm 605 run 435TJT 红蓝 595nih 480nm B 光 500 nm 5 60rim 7 Stra n —5M-O1 一 ]«|i m —0 ns —lia. —iZwn ttlE I 由日洱產生址 引埋I2. 适用于几乎所有激光器(8位数字及 2.5V/5V/10V模拟输出)3. XY2-100数字接口和 XYZ通道4. 6 路光隔离 I/O, RS232 界面和用于飞行打标时光电编码器信号输入。

5. 通用二维打标6. XYZ三维运动平台(硬件)7. 三维打标系统(软件)8. 双头及四头打标9. 脱机操作10. 远程维护振镜的原理:振镜 : 是一种特殊的摆动电机 , 基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩 , 但与旋转电机不同 , 其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩 , 大小与转子偏离平衡位置的角度成正比 , 当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时, 电磁力矩与回复力矩大小相等 , 故不能象普通电机一样旋转 , 只能偏转 , 偏转角与电流成正比 , 与电流计一样故振镜又叫电流计扫描振镜 , 常简称为扫描振镜 .振镜的原理是:输入一个位置信号,摆动电机(振镜)就会按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度。

整个过程采用闭环反馈控制,由位置传感器、误差放大器、功率放大器、位置区分器、电流积分器等五大控制电路共同作用。

模拟振镜容易受到周围环境的电磁辐射干扰,所以在使用过程中会出现有散点,线条弯曲,填充具有不规则底纹等现象。

数字振镜使用数字信号进行运算来控制电机,能够有效抑制环境干扰,即使工作环境电磁干扰严重,也可以正常使用。

激光扫描振镜工作原理:一束激光被两片扫描振镜反射,并且通过一片聚焦镜。

振镜片在马达的带动下高速的来回延轴旋转 ,达到改变激光光束路径的目的。

在大多数情况下 ,最高偏转角镜是 +12.5 °(+10 往往是一个较安全范围)入射角不能偏于 45°。

镜片1 (X轴)的宽度是由光束的直径所决定的。

镜片 2 (y轴)的宽度应该等于振镜1的长度。

镜片2的长度就是光束打在第二个镜片上时同S1的距离,和最大入射角q。

光斑尺寸光斑尺寸下限d (1/e2亮度直径)相对于激光光束直径‘D' (1/e2)是d = 13.5QF/D mm例如:一束 TEM00(Q=1)的直径是13.5mm(1/e2)用一个焦距100mm勺理想聚焦镜片,焦距出来的点的直径是100mm带入一个实际数值 Q=1.5,焦斑尺寸应该是150um.)光的速度和光学畸变可导致聚焦点大小都大于最低衍射值。

大尺寸范围需要使用长焦距镜头。

相反的,这会导致更大的聚焦点,除非把光束直径大小,振镜大小,和镜头直径全部加大。

F-Theta_镜(平场聚焦镜)原理—F-Theta平场聚焦镜是激光打标机的重要配件之一,目的是将激光在整个工件标刻平面形成聚焦。

其性能指标主要有以下几条:1. 扫描范围。

镜头能扫描到的面积越大,当然越受使用者的欢迎。

但是如果一味的增加扫描面积,会带来很多的问题。

如光点变粗,失真加大等等。

2. 焦距(跟工作距离有一定关系,但是不等于工作距离)。

a. 扫描范围跟场镜焦距成正比----扫描范围的加大,必然导致工作距离的加大。

工作距离的加长,必然导致激光能量的损耗。

b. 聚焦后的光斑直径跟焦距成正比。

当扫描面积达到一定的程度后,得到的光点直径很大,也就是说聚得不够细,激光的功率密度下降非常快(功率密度跟光斑直径的 2次方成反比),不利于加工。

c. 由于F-Theta场镜是利用的y'=f* B的关系来工作的,而实际的B和tg B的值还是有区别的。

而且随着焦距 f的加大,失真程度将越来越大。

3. 工作波长。

目前市场上使用的多半是 1064nm和10.6um两种。

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