Anwendungshinweis zum Strahlaufweiter
Autor: Neo – Hauptingenieur, Christopher Lee – F&E-Manager
Das Ronar-Smith® Strahlaufweiter erfordert die höchste Strahlaufweitungs- und Kollimationsqualität, ohne Kompromisse bei der Qualität des aufgeweiteten Strahls einzugehen. Sicherheit ist uns ebenso wichtig wie Qualität, und deshalb stellen wir sicher, dass alle unsere Strahlaufweiter vor dem Verkauf auf dem Markt strengen Tests unterzogen werden. Unsere Strahlaufweiter sind von Natur aus teleskopisch und erfordern einen kollimierten Strahleingang, während sie am Ausgang einen aufgeweiteten kollimierten Strahl liefern.
Was unsere Beam-Expander-Produkte einzigartig macht, ist der breite Wellenlängeneingang, den wir führen, und die von uns angebotenen kundenspezifischen Dienstleistungen. Unsere Produktanpassungsdienste sind von großem Wert für Kunden, die spezifische Anforderungen in ihren Industrie- und Produktionslinien benötigen. Zu den Parametern, die wir individuell anpassen können, gehören wellenlängenspezifische Filterung, Antireflexbeschichtung, Auswahl des Vergrößerungsfaktors, freie Eingangs-/Ausgangsöffnung und maximale Strahlintensität.
Wir liefern Fertigware Ronar-Smith® Strahlaufweiter in drei Konfigurationen: fest (BEX-Serie), Zoom (BXZ-Serie) und motorisierter Zoom (BXZ-MOT-Serie).
Arbeitsgrundsätze
Fester Strahlaufweiter (BEX-Serie)
Strahlaufweiter werden in der Lasersystementwicklung zum Kalibrieren verschiedener Elemente eingesetzt. Der Durchmesser des Laserstrahls am Ausgang des Lasersystems wird an den erforderlichen Durchmesser am Eingang der Objektivlinse angepasst. Auch der Strahlaufweiter wird vor allem in der Lasermaterialbearbeitung eingesetzt.
Feste Strahlaufweiter sind auch für spezielle Strahlaufweitungsanwendungen wie Lasergravur ausgelegt. Sie verfügen außerdem über Antireflexbeschichtungen und eine hohe Transmission, um die Effizienz der Strahlaufweitung zu maximieren und Verluste zu reduzieren. Der Nachteil liegt im festen Vergrößerungsfaktor und Anwendungen, die eine Abstimmung der Ausgangsstrahlgröße erfordern, sind nicht in der Lage.
Zoom Beam Expander (Serien BXZ und BXZ-MOT)
Der Zoom-Strahlaufweiter berücksichtigt den Mangel des festen Strahlaufweiters, indem er es dem Benutzer ermöglicht, entweder manuell oder automatisch (motorisiert) auf den erforderlichen Vergrößerungsfaktor einzustellen, abhängig von verschiedenen erforderlichen Prozessen. Diese Strahlaufweiter sind auch für Hochleistungsanwendungen konzipiert, bei denen Vergrößerungsanpassungen erforderlich sein können.
Das Konzept des Zoom-Strahlaufweiters arbeitet an den internen Übersetzungsstufen und Fokussiermechanismen, um die Vergrößerungsänderungen kontinuierlich anzupassen und zu berücksichtigen. Es berücksichtigt auch die Laserdivergenz und führt relative Anpassungen durch, ohne die Gesamtgehäuselänge zu beeinflussen.
Vielseitige Strahlerweiterung: Von abstimmbar bis automatisierbar
Die Funktion eines Strahlaufweiters besteht darin, ein kollimiertes Eingangslicht aufzunehmen und seinen Ausgangsstrahldurchmesser zu erweitern (oder zu verringern). Beispielsweise ermöglicht der Zoom-Strahlaufweiter BXZ-9.4-0.5-3X eine Vergrößerung des Ausgangsstrahldurchmessers des Lasers um das 0.5- bis 3-fache seines Eingangsstrahldurchmessers.
Funktionsprinzip
Strahlaufweiter verwenden hauptsächlich zwei Arten optischer Designs, nämlich das keplersche und das galileische Design. Das keplersche Design beinhaltet die Verwendung eines positiven Linsenpaars. Das galileische Design verwendet dagegen ein negatives und ein positives Linsenpaar. Für unsere RONAR-SMITH® Zoom-Strahlaufweiter (BXZ-Serie) wird das galileische Design verwendet. Bei gleicher Vergrößerungsstufe sind galileische Designs im Allgemeinen kürzer als keplersche.
Solche Konstruktionen ohne enge Fokussierung verhindern die Ionisierung von Luft, wenn Hochenergielaser verwendet werden.
Die wichtigsten Spezifikationen der verschiedenen Zoom Beam Expander sind unten aufgeführt. Im Vergleich zu ähnlichen Produkten auf dem Markt bieten wir eine vielseitige Abstimmbarkeit und automatische Steuerung bei verschiedenen Laserwellenlängen.
| Wellenlänge | 257 nm, 355 nm, 532 nm, 1064 nm, 1550 nm, 1940 nm, 2.800 um, 9.4 um, 10.6 um |
| Vergrößerung | 0.25 – 10X |
| Divergenz Verstellbarkeit | Ja |
| Einfallswinkel | 0 ± 0.06 ° |
| Zeigestabilität | < 1.0 mrad |
| Andere Spezifikationen | Siehe Katalog |
Mit hausinterner Konstruktionsfähigkeit ist in Abbildung 2 ein typischer Umriss eines Zoom-Strahlaufweiters dargestellt. Alle Konstruktionen werden mit einer detaillierten Spezifikationstabelle und einem Betriebshandbuch geliefert.
Anwendungen
(a) Automatischer abstimmbarer Strahlaufweiter
Dem weltweiten Automatisierungstrend folgend, haben wir eine neue Serie automatischer Strahlaufweiter entwickelt. Das einzigartige Design einer integrierten Leiterplatte bietet einen integrierten Kommunikationsanschluss, eine speicherbasierte Kalibrierungsfunktion und eine hohe Genauigkeit von 10 µm.
entwickelte Steuerplatine
(b) Reflektierendes Design
Um den engen Fokussierungseffekt im Kepler-Design zu minimieren, haben wir neue Module entwickelt, die auf reflektierenden Fokussieroptiken basieren. Es könnte als eigenständiges Modul verwendet oder in andere auf Übertragung basierende Strahlaufweiter integriert werden.
