Optik Laser CO2 di Terdepan: Mendobrak Batas dengan Lensa Laser CO2 dan Cermin Laser CO2

Penulis: Bryan Ng – Manajer Pemasaran

Laser karbon dioksida (CO₂ ₎ telah menjadi teknologi dasar di berbagai industri, termasuk pemrosesan laser , kedokteran, dan penelitian. Laser ini memancarkan sinar inframerah dengan panjang gelombang 9.6 atau 10.6 µm, sehingga dapat berinteraksi dengan berbagai macam material. Namun, keberhasilan pemanfaatan laser CO₂ _{sangat bergantung pada} optik laser _CO₂ berkualitas tinggi.

1. Pentingnya CO₂ Laser Optik di CO₂ Sistem Laser

_{Optik laser} CO2 memainkan peran penting dalam pengiriman, kontrol, dan pemfokusan berkas, yang pada akhirnya memengaruhi presisi, efisiensi, dan kinerja keseluruhan laser. Komponen optik spesifik yang digunakan dalam sistem laser CO2 _akan bergantung pada aplikasinya. Misalnya, sistem pemotongan laser biasanya menggunakan lensa sferis untuk memfokuskan berkas ke benda kerja, sedangkan sistem pengukiran mungkin menggunakan pelebar berkas untuk melebarkan berkas.

Bahan optik yang paling umum digunakan dalam optik laser CO2 _adalah seng selenida (ZnSe) dan germanium (Ge). Bahan-bahan ini transparan terhadap cahaya inframerah dan memiliki konduktivitas termal yang tinggi, yang membantu menghilangkan panas yang dihasilkan oleh sinar laser. Komponen optik spesifik yang digunakan dalam laser CO2 _akan bergantung pada aplikasinya.

Kualitas komponen optik yang digunakan dalam sistem laser CO2 _memiliki dampak signifikan terhadap kinerja laser. Komponen optik berkualitas tinggi akan memastikan bahwa sinar laser ditransmisikan dan difokuskan secara akurat, yang akan menghasilkan hasil pemotongan, pengelasan , dan pengukiran yang lebih baik.

2. Komponen CO₂ Optik Laser

Optik laser CO2 mencakup beragam komponen yang memfasilitasi manipulasi dan kontrol berkas laser. Komponen utama meliputi cermin laser _CO2 , lensa , jendela , pemisah berkas , dan attenuator , yang masing- _masing memainkan peran penting dalam mengoptimalkan karakteristik laser.

2.1 CO₂ Cermin Laser

Cermin laser CO2 merupakan bagian integral dari pengiriman dan pengendalian berkas laser dalam sistem laser CO2 _. Cermin ini bertanggung jawab untuk memantulkan berkas laser dan menjaga kesejajarannya. Cermin laser CO2 reflektif _{harus memiliki} kehilangan refleksi yang rendah, kualitas optik yang tinggi, dan ketahanan yang baik terhadap intensitas optik yang ekstrem.

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Paralelisme: 3 busur menit
Bukaan yang Jelas: > 90%
Kerataan permukaan: /4 per 1” Diameter @ 632.8nm
Kualitas permukaan: 40-20 SD
Sudut Insiden: 45 °

Tabel 1: Wavelength Opto-Electronic CO₂ Cermin Laser

_{Optik rongga laser} CO2 terdiri dari cermin belakang dan cermin depan (juga disebut kopler keluaran atau reflektor parsial). Cermin belakang, biasanya ZnSe, dengan reflektivitas sangat tinggi (>99.7%) adalah komponen optik kunci dalam resonator laser. Kopler keluaran adalah cermin reflektif parsial untuk mengekstrak sebagian berkas laser dari resonator laser. Kopler ini seringkali membutuhkan sedikit kemiringan untuk mencegah interferensi dari pantulan ganda di dalam komponen. Cermin laser CO2 berkualitas tinggi _meminimalkan kerugian dan memastikan pengiriman berkas yang efisien.

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Konsentrasi: < 3 busur menit
Bukaan yang Jelas: > 90%
Kualitas permukaan: 40-20 SD
Sudut Insiden: 0 °
TUTUP: 5.1 MW/cm² @ 10.6µm

Tabel 2: Wavelength Opto-Electronic Optik Rongga

2.2 CO₂ Lensa Laser

_{Lensa laser} CO2 digunakan untuk membentuk dan memfokuskan berkas laser. Lensa ini biasanya terbuat dari material ZnSe dan dapat berupa cembung atau cekung, di mana panjang fokusnya menentukan titik fokus berkas. Lensa plano-cembung memiliki panjang fokus positif dan digunakan untuk memfokuskan berkas terkolimasi ke ukuran titik yang kecil. Lensa plano-cekung memiliki panjang fokus negatif dan digunakan untuk menyebarkan berkas terkolimasi. Permukaan lengkung lensa ini harus menghadap sumber untuk meminimalkan aberasi sferis.

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Toleransi Panjang Fokus: ± 2%
Variasi Ketebalan Tepi (ETV): 3 busur min.
Bukaan yang Jelas: > 90%
Kerataan permukaan: /4 per 1″ Dia@632.8nm
Kualitas permukaan: 40-20 S-DAR
Lapisan: R<0.2% per permukaan @10.6μm

Lensa cembung-cekung meniskus positif adalah lensa konvergen yang tebal di tengah dan tipis di tepi, serta menghasilkan bayangan nyata. Jari-jari kelengkungan sisi cekung lebih besar daripada sisi cembung lensa. Sisi cembung lensa harus menghadap sumber cahaya untuk meminimalkan aberasi sferis. Lensa ini dirancang untuk meminimalkan aberasi sferis dan menghasilkan ukuran titik fokus minimum untuk cahaya kolimasi yang masuk. Lensa laser CO2 _sangat penting untuk aplikasi seperti pemotongan, pengukiran, dan pengelasan, di mana kontrol yang tepat terhadap bentuk dan intensitas berkas cahaya sangat penting.

Tabel 3: Wavelength Opto-Electronic Lensa Bulat ZnSe

2.2.1 Lensa Asferis ZnSe

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Toleransi Panjang Fokus: ± 2%
Variasi Ketebalan Tepi (ETV): 3 menit busur
Bukaan yang Jelas: > 90%
Akurasi Asferis: 1µm PV
Kualitas permukaan: 40 / 20 60 / 40
Lapisan AR: R<0.2% per permukaan @ 1030-1090nm
bahan: Silika Lebur, Suprasil 313, Corning 7980, Si, Ge, ZnS, ZnSe, Chalcogenides
Lapisan: Pilihan yang Tersedia

_{Lensa laser} CO2 juga hadir dalam berbagai bentuk lain seperti asferis, sferis, silindris, dan axicon. Dibandingkan dengan lensa sferis ZnSe konvensional, keunggulan paling signifikan dari lensa asferis ZnSe adalah kemampuannya untuk melakukan koreksi aberasi sferis. Lensa asferis memungkinkan perancang untuk mengoreksi aberasi dengan jumlah lensa optik yang lebih sedikit daripada lensa sferis, sehingga sistem optik dapat berbiaya lebih rendah dan berukuran lebih kompak.

Tabel 4: Wavelength Opto-Electronic Lensa Asferis ZnSe

2.2.2 Lensa Silinder ZnSe

Toleransi Dimensi: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Toleransi Panjang Fokus: ± 2%
Variasi Ketebalan Tepi (ETV): 3 busur min.
Bukaan yang Jelas: > 90%
Kerataan permukaan: /4 per 1″Dia@632.8nm
Kualitas permukaan: 60-40 S-DAR
Lapisan: R<0.2% per permukaan @10.6μm

Lensa silindris ZnSe digunakan untuk memfokuskan berkas cahaya yang datang pada satu garis fokus tunggal, bukan pada satu titik fokus tunggal. Lensa ini tersedia dalam panjang fokus positif dan negatif. Bentuknya bulat atau persegi panjang dengan permukaan silindris, baik plano-cekung maupun plano-cembung. Perbedaannya dengan lensa sferis adalah lensa ini memfokuskan berkas cahaya pada garis fokus, bukan pada satu titik fokus.

Tabel 5: Wavelength Opto-Electronic Lensa Silinder ZnSe

2.2.3 Lensa Aksikon ZnSe

Lensa fokus axicon ZnSe memiliki satu permukaan kerucut dan digunakan untuk menghasilkan berkas fokus cincin. Biasanya, lensa fokus axicon memiliki permukaan datar kedua dan digunakan dalam kombinasi dengan lensa sferis. Lensa ini dibuat melalui proses manufaktur yang sesuai dengan sudut axicon dan akurasi yang dibutuhkan. Untuk lensa sudut kecil dan akurasi tinggi, proses manufakturnya melibatkan pemesinan berlian.

Lensa Axicon Standar – Sudut kerucut sumbu sama dengan 180°-2α

(+/-0.01 derajat): (°)
Sudut Kerucut 140 °: 20 °
Sudut Kerucut 160 °: 10 °
Sudut Kerucut 165 °: 7.5 °
Sudut Kerucut 170 °: 5 °
Sudut Kerucut 175 °: 2.5 °
Sudut Kerucut 179.5 °: 0.25 ° = 15′

Tabel 6: Wavelength Opto-Electronic Lensa Aksikon ZnSe

2.2.4 Lensa Laser Medis

Terdapat juga berbagai macam lensa laser CO2 _yang digunakan untuk berbagai sistem laser medis seperti CO2 _, Q-switched ND:YAG, ER:YAG, Ruby, dan sistem laser Alex. Optik ini telah digunakan sebagai pengganti di sebagian besar sistem medis terkenal seperti Continuum-Biomedical, ESC, Sharplan, Candela, dan Coherent.

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Toleransi Panjang Fokus: ± 2%
Variasi Ketebalan Tepi (ETV): <=3 busur menit.
Bukaan yang Jelas: > 90%
Kerataan permukaan: /4 per 1″Dia @ 632.8nm
Kualitas permukaan: 40-20 S-DAR
Lapisan: R<0.2% per permukaan

Tabel 7: Wavelength Opto-Electronic Lensa Laser Medis ZnSe untuk Er:YAG

2.3 CO₂ Jendela Laser

Jendela laser CO2 biasanya berupa pelat datar dan transparan yang terbuat dari material dengan sifat optik yang sangat baik, berfungsi sebagai penghalang pelindung antara sistem laser dan lingkungan eksternal. Jendela ini dirancang untuk mentransmisikan cahaya dengan distorsi, hamburan, atau penyerapan minimal. Jendela laser CO2 _{biasanya terbuat} dari material dengan penyerapan rendah pada panjang gelombang laser CO2 _, seperti ZnSe atau Ge.

Toleransi Dimensi: + 0 / -0.13mm
Toleransi ketebalan: ± 0.25mm
Paralelisme: 3 busur min.
Bukaan yang Jelas: > 90%
Kerataan permukaan: /4 per 1″Dia@632.8nm
Kualitas permukaan: 60-40 S-DAR
Lapisan: R<0.2% per permukaan @10.6μm
Sudut Insiden: Sudut Brewster @ 10.6μm

Jendela laser ZnSe umumnya digunakan dalam sistem laser CO2 daya tinggi _. Jendela ini tersedia dalam bentuk berlapis atau tanpa lapisan dan hadir dalam berbagai bentuk dan ukuran. Jendela laser Ge mengisolasi lingkungan fisik yang berbeda sambil memungkinkan cahaya melewatinya.

Tabel 8: Wavelength Opto-Electronic Jendela Laser ZnSe

2.3.1 Polarizer Film Tipis ZnSe

Polarizer film tipis digunakan untuk membagi sinar laser menjadi dua bagian dengan Polarisasi S dan P. Sementara itu, dapat juga digunakan untuk menggabungkan dua berkas dengan polarisasi S dan P. Mereka terdiri dari pelat berlapis, yang diorientasikan pada sudut Brewster terhadap sinar yang masuk. Lapisan film tipis mampu meningkatkan reflektifitas komponen sinar terpolarisasi s dan mempertahankan transmisi tinggi komponen terpolarisasi p.

bahan: ZnSe
Kerataan permukaan: /4 per 1″Dia@632.8nm
Kualitas permukaan: 40-20 SD
Lapisan: Tp =97%+/-0.5%@10.6um | Rp =97%+/-0.5%@10.6μm
Sudut Insiden: 67.3˚ (sudut pembuat bir@10.6μm)

Tabel 9: Wavelength Opto-Electronic Polarizer Film Tipis ZnSe

2.4 CO₂ Cermin Dichroic

_{Cermin dikroik} CO2 , yang biasanya terdiri dari penggabung berkas dan pemisah berkas, adalah filter ZnSe yang secara selektif meneruskan rentang panjang gelombang cahaya tertentu sambil memantulkan panjang gelombang lain berdasarkan sifat lapisan pelapisnya.

2.4.1 Penggabung Sinar ZnSe

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Tebal: ± 0.25mm
Kerataan permukaan: /4 per 1″Dia@632.8nm
Kualitas permukaan: 40-20 SD
Aoi: 45 °

Penggabung berkas ZnSe menggabungkan dua atau lebih berkas menjadi satu dan digunakan untuk penyelarasan sistem laser CO2 _. Biasanya, penggabung berkas ini memancarkan berkas gelombang panjang dan memantulkan berkas gelombang pendek, sedangkan penggabung berkas terbalik memancarkan berkas gelombang pendek dan memantulkan berkas gelombang panjang. Penggabung berkas CO2 _dirancang pada sudut datang 45° dan memancarkan berkas laser, menggabungkan berkas tersebut dengan berkas penyelarasan tampak yang dipantulkan pada sudut 90°.

Tabel 10: Wavelength Opto-Electronic Penggabung Balok ZnSe

2.4.2 Pemisah Sinar ZnSe

Toleransi Diameter: + 0 / -0.13mm
Tebal: ± 0.25mm
Kerataan permukaan: /4 per 1 inci Dia@632.8nm
Kualitas permukaan: 60-40 SD

Berbeda dengan penggabung berkas (beam combiner), pemisah berkas ZnSe digunakan untuk membagi berkas laser menjadi beberapa jalur, memungkinkan pemrosesan atau pemantauan secara simultan. Mereka juga dapat mengarahkan kembali sebagian berkas untuk tujuan penyelarasan atau kalibrasi. Pemisah berkas ZnSe sering dilapisi untuk mencapai rasio reflektansi atau transmisi tertentu pada panjang gelombang laser _CO2.

Transmisi dan pantulan cahaya bergantung pada berbagai parameter seperti sudut datang, keadaan polarisasi, dan panjang gelombang berkas masukan. Ada perbedaan substansial dalam nilai transmitansi dan pantulan polarisasi s dan p pada sudut datang 45°, sehingga pembagi berkas ZnSe dirancang untuk sudut ini.

Tabel 11: Wavelength Opto-Electronic Pemisah Balok ZnSe

2.5 Atenuasi Laser

Attenuator laser digunakan untuk mengontrol daya laser dengan mengurangi intensitasnya. Mereka berguna saat menyempurnakan energi yang dikirim ke benda kerja, terutama dalam aplikasi di mana daya berlebihan dapat menyebabkan efek yang tidak diinginkan. Attenuator laser menggunakan filter atau mekanisme variabel untuk mencapai penyesuaian daya yang diinginkan.

Panjang gelombang: 355/532/1064 nm
Tipe: Modus transmisi
Bukaan yang Jelas: 14mm
Pergeseran balok: 0.5mm
Rasio Kepunahan: > 200: 1
Rentang redaman: 0.5%-95%
Ambang Kerusakan: >5J/cm²@1064nm, 20ns, 20Hz
Berat: 

Item No .: ATTN-10600-WC-V1
Panjang gelombang: 10.6μm
Bukaan yang Jelas: Hingga 19mm (Dapat Disesuaikan)
Jangkauan Transmisi: 10 - 90%
Ambang Kerusakan: 1MW/cm^²
Resolusi: 5%

Tabel 12: Wavelength Opto-Electronic Laser Attenuator

3.CO₂ Aplikasi Laser Optik

Signifikansi optik laser CO2 terletak pada kemampuannya untuk mengoptimalkan kualitas berkas, mengontrol parameter berkas, dan meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan. Optik berkualitas tinggi memastikan kerugian minimal, pengurangan divergensi berkas, dan peningkatan kemampuan fokus, yang pada akhirnya menghasilkan peningkatan efisiensi proses, pengurangan waktu henti, dan output berkualitas lebih tinggi. Optik laser CO2 _banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena kemampuannya untuk menghasilkan berkas laser daya tinggi dengan presisi yang sangat baik. Beberapa aplikasi penting meliputi:

3.1 Pemrosesan Bahan

_Laser CO2 banyak digunakan untuk memotong, mengukir, menandai, dan mengelas berbagai material, termasuk logam, plastik, kayu, dan keramik. Optik berkualitas tinggi memastikan pemfokusan yang akurat, kontrol bentuk berkas, dan peningkatan efisiensi proses.

3.2 Medis

Laser CO2 digunakan dalam prosedur bedah, dermatologi, dan oftalmologi karena kemampuannya yang presisi dalam ablasi jaringan. Optik memungkinkan ahli bedah untuk memberikan energi laser yang sangat terkontrol untuk prosedur seperti peremajaan kulit, pengangkatan tumor, dan operasi mata_.

3.3 Penelitian Ilmiah

_Laser CO2 merupakan alat yang sangat penting dalam penelitian ilmiah, khususnya di bidang-bidang seperti spektroskopi, pemantauan atmosfer, dan percepatan partikel. Optik memungkinkan kontrol, penyelarasan, dan manipulasi berkas yang presisi, sehingga memudahkan akuisisi dan analisis data yang akurat.

4. Kesimpulan

Optik laser _CO2 merupakan komponen integral dalam memanfaatkan potensi penuh sistem laser CO2 _di berbagai industri. Melalui pemilihan dan implementasi cermin, lensa, jendela, pemisah berkas, dan peredam yang cermat, optik ini memungkinkan kontrol, manipulasi, dan pengiriman berkas laser daya tinggi yang presisi. Seiring kemajuan teknologi, kemajuan lebih lanjut dalam optik laser CO2 _diharapkan akan membuka kemungkinan baru untuk peningkatan presisi, efisiensi, dan inovasi dalam berbagai aplikasi.

Secara keseluruhan, CO₂ optik laser adalah komponen penting dari CO₂ laser. Mereka memainkan peran penting dalam transmisi dan pemfokusan sinar laser, yang pada akhirnya menentukan kinerja laser. Dengan perawatan dan pemeliharaan yang tepat, CO₂ optik laser dapat memberikan layanan andal selama bertahun-tahun. Wavelength Opto-Electronic merancang dan memproduksi berbagai CO₂ laser optik seperti CO₂ lensa laser dan CO₂ cermin laser untuk CO Anda₂ sistem laser.