Bessel-Linse für Laserschneiden und Tieflochbohren – Anwendungshinweis
Autor: Neo – Principal Engineer
Einführung
Eine Bessel-Linse besteht aus Axikonlinsen und zwei Fokussierlinsensätzen . Das kollimierte Licht durchläuft die Axikonlinse und bildet den Bessel-Strahl. Dieser ist beugungsfrei und weist konzentrische Ringe mit jeweils gleicher Brechkraft auf. Der Ringdurchmesser ändert sich mit der Fokustiefe, die Ringdicke bleibt jedoch konstant. Dieser ringfokussierte Strahl eignet sich besonders für Materialbearbeitungsanwendungen, bei denen ein hohes Verhältnis von Durchmesser zu Tiefe erforderlich ist.
Abbildung 1 zeigt das grundlegende optische Designprinzip der Bessel-Linse. Das gesamte Objektiv besteht aus einem Satz Axicon-Linsen und zwei Gruppen Fokussierungslinsen.
Funktionsprinzip
Die Erzeugung eines Bessel-Strahls durch eine Axicon-Linse erzeugt eine transversale Lichtenergieverteilung ohne Beugungseigenschaften. Am Ort der Strahlkonvergenz entsteht ein längerer beugungsfreier Bereich (Abbildung 2), in dem sich die Strahlenergiedichte mit der Ausbreitungsentfernung nicht ändert. Durch die Kombination der Axicon-Linse mit einer Fokussierungslinse (Abbildung 3) kann ein hochenergetischer Bessel-Strahl erzielt werden (Abbildung 4).
Das Schöne am optischen Bessel-Strahlsystem liegt in der Einstellbarkeit der Fokustiefe (DOF) des Ausgangsstrahls durch einfache Anpassung der Größe des Eingangsstrahldurchmessers. Mit einer approximalen linearen Beziehung zwischen dem Eingangsstrahldurchmesser und dem Ausgangsstrahl-DOF (Abbildung 5) ist unsere Bessel-Linse die Lösung für Ihre Anforderungen.
Abbildung 3: Regionale Bessel-Beam-Verteilung
(b) Strahlprofilanalyse (FWHM) des Ausgangsstrahls
Anwendungsgebiet
Bessel-Linsen eignen sich zum Laserschneiden und Tieflochbohren für moderne Industrieanwendungen, bei denen Vielseitigkeit, hohe Effizienz und präzise Materialbearbeitung erforderlich sind. Diese Linsen sind eine einzigartige Lösung für einen speziellen Bereich der Laserprozesstechnologie, der eine kleine Fokussierfleckgröße und eine große Fokustiefe erfordert. Durch die Integration in ein Laserschneidsystem wird eine hohe Lokalisierung und strenge Richtungskontrolle des fokussierten Strahls erzeugt, was Flexibilität beim Schneiden von Stahl, Glas und anderen Materialien bietet. Ein integrierter Kompensationsmechanismus ermöglicht die Anpassung durch den Kunden an die gewünschte optische Leistung.
