CO2 Lazer Optiği Ön Planda: CO2 Lazer Mercekler ve CO2 Lazer Aynalarla Sınırları Zorlamak

Yazar: Bryan Ng – Pazarlama Müdürü

Karbondioksit (CO₂ _{) lazerleri} , lazer işleme , tıp ve araştırma dahil olmak üzere birçok endüstride temel bir teknoloji haline gelmiştir . Bu lazerler, 9.6 veya 10.6 µm dalga boyuna sahip bir kızılötesi ışın yayarak çok çeşitli malzemelerle etkileşime girmelerini sağlar. Bununla birlikte, CO₂ lazerlerinin başarılı bir şekilde kullanılması _{büyük ölçüde yüksek kaliteli} CO₂ _lazer optiklerine bağlıdır.

1. CO'nun Önemi₂ CO'da Lazer Optikleri₂ Lazer Sistemleri

CO2 lazer optiği _, ışın iletimi, kontrolü ve odaklanmasında hayati bir rol oynar ve nihayetinde lazerin hassasiyetini, verimliliğini ve genel performansını etkiler. Bir CO2 lazer sisteminde kullanılan spesifik optik bileşenler, _uygulamaya bağlıdır. Örneğin, bir lazer kesme sistemi genellikle ışını iş parçasına odaklamak için küresel bir mercek kullanırken , bir gravür sistemi ışını genişletmek için bir ışın genişletici kullanabilir .

_CO₂ lazer optiğinde en yaygın kullanılan optik malzemeler çinko selenit (ZnSe) ve germanyumdur (Ge). Bu malzemeler kızılötesi ışığa karşı şeffaftır ve yüksek ısı iletkenliğine sahiptir; bu da lazer ışını tarafından üretilen ısının dağıtılmasına yardımcı olur. Bir CO₂ lazerinde kullanılan spesifik optik bileşenler, _uygulamaya bağlı olacaktır.

_CO2 lazer sisteminde kullanılan optik bileşenlerin kalitesi, lazerin performansını önemli ölçüde etkiler. Yüksek kaliteli optik bileşenler, lazer ışınının doğru bir şekilde iletilmesini ve odaklanmasını sağlayarak daha iyi kesme, kaynak ve gravür sonuçları elde edilmesini garanti eder.

2. CO Bileşenleri₂ Lazer Optik

CO2 lazer optiği _, lazer ışınının manipülasyonunu ve kontrolünü kolaylaştıran çok çeşitli bileşenleri kapsar. Başlıca bileşenler arasında CO2 lazer aynaları, mercekler, pencereler, ışın ayırıcılar ve zayıflatıcılar bulunur _ve bunların her biri lazerin özelliklerini optimize etmede çok önemli bir rol oynar.

2.1 CO₂ Lazer Aynalar

CO2 lazer aynaları _{, bir CO2} lazer sisteminde ışın iletimi ve kontrolü için ayrılmaz bir parçadır . Lazer ışınını yansıtmak ve hizalamasını korumakla görevlidirler. Yansıtıcı CO2 _lazer aynalarının düşük yansıma kayıplarına, yüksek optik kaliteye ve aşırı optik yoğunluğa karşı iyi bir dirence sahip olması gerekir.

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Paralellik: ≤3 ark dk
Açık Diyafram: > 90%
Yüzey Düzlüğü: λ/4 / 1” Çap @ 632.8nm
Yüzey kalitesi: 40-20 SD
Geliş açısı: 45 °

Tablo 1: Wavelength Opto-Electronic CO₂ Lazer Aynalar

CO₂ _lazer boşluk optiği, bir arka ayna ve bir ön aynadan (çıkış kuplörü veya kısmi reflektör olarak da adlandırılır) oluşur. Genellikle ZnSe'den yapılmış ve çok yüksek yansıtıcılığa (>%99.7) sahip arka aynalar, lazer rezonatörlerinde önemli optik bileşenlerdir. Çıkış kuplörleri, lazer ışınının bir kısmını lazer rezonatöründen çıkarmak için kullanılan kısmi yansıtıcı aynalardır. Bileşen içindeki çoklu yansımalardan kaynaklanan girişimi önlemek için genellikle hafif bir kama gerektirirler. Yüksek kaliteli CO₂ _lazer aynaları kayıpları en aza indirir ve verimli ışın iletimini sağlar.

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Merkezleme: <3 ark dk
Açık Diyafram: > 90%
Yüzey kalitesi: 40-20 SD
Geliş açısı: 0 °
KAPAK: 5.1 MW/cm² @ 10.6µm

Tablo 2: Wavelength Opto-Electronic Boşluk Optiği

2.2 CO₂ Lazer Lensler

CO2 lazer mercekleri _, lazer ışınını şekillendirmek ve odaklamak için kullanılır. Genellikle ZnSe malzemeden yapılırlar ve dışbükey veya içbükey olabilirler; odak uzaklıkları ışının odak noktasını belirler. Düzlem-dışbükey mercekler pozitif odak uzaklığına sahiptir ve paralel bir ışını küçük bir nokta boyutuna odaklamak için kullanılır. Düzlem-içbükey mercekler negatif odak uzaklığına sahiptir ve paralel ışınları dağıtmak için kullanılır. Bu merceklerin kavisli yüzeyleri, küresel sapmayı en aza indirmek için kaynağa doğru bakmalıdır.

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Odak Uzaklığı Toleransı: ±% 2
Kenar Kalınlığı Değişimi (ETV): ≤3 ark min.
Açık Diyafram: > 90%
Yüzey Düzlüğü: 4″ Çap@1nm başına λ/632.8
Yüzey kalitesi: 40-20 S-DAR
kaplama: R <% 0.2 yüzey başına @ 10.6 μm

Pozitif menisküs dışbükey-içbükey lensler, merkezde kalın, kenarlarda ince olan ve gerçek görüntüler üreten yakınsak lenslerdir. Lensin içbükey tarafının eğrilik yarıçapı, dışbükey tarafının eğrilik yarıçapından daha büyüktür. Küresel sapmayı en aza indirmek için lensin dışbükey tarafı kaynağa bakmalıdır. Küresel sapmayı en aza indirmek ve gelen paralel ışık için minimum odak noktası boyutu üretmek üzere tasarlanmıştır. CO2 _lazer lensleri, ışın şeklinin ve yoğunluğunun hassas kontrolünün çok önemli olduğu kesme, gravür ve kaynak gibi uygulamalar için gereklidir.

Tablo 3: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Küresel Lensler

2.2.1 ZnSe Asferik Lensler

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Odak Uzaklığı Toleransı: ±% 2
Kenar Kalınlığı Değişimi (ETV): ≤ 3 ark min
Açık Diyafram: > 90%
Asferik Doğruluk: ≤1µm PV
Yüzey kalitesi: 40 / 20 60 / 40
AR Kaplama: Yüzey başına R<%0.2 @ 1030-1090nm
Malzeme: Erimiş Silika, Suprasil 313, Corning 7980, Si, Ge, ZnS, ZnSe, Chalcogenides
kaplama: Mevcut Seçenekler

CO2 lazer lensleri ayrıca asferik, küresel, silindirik ve aksikon gibi başka şekillerde de mevcuttur. Geleneksel ZnSe küresel lenslere kıyasla, ZnSe asferik lenslerin en önemli avantajı, küresel sapma düzeltmesi yapabilmeleridir. Asferik lensler _, tasarımcının sapmayı küresel lenslere göre daha az optik lensle düzeltmesine olanak tanır, böylece optik sistem daha düşük maliyetli ve daha kompakt olabilir.

Tablo 4: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Asferik Lensler

2.2.2 ZnSe Silindirik Lensler

Boyut Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Odak Uzaklığı Toleransı: ±% 2
Kenar Kalınlığı Değişimi (ETV): ≤3 ark min.
Açık Diyafram: > 90%
Yüzey Düzlüğü: 4″ Çap@1nm başına λ/632.8
Yüzey kalitesi: 60-40 S-DAR
kaplama: R <% 0.2 yüzey başına @ 10.6 μm

ZnSe silindirik mercekler, gelen bir ışın demetini tek bir odak noktası yerine tek bir odak çizgisi üzerinde odaklamak için kullanılır ve hem pozitif hem de negatif odak uzaklıklarına sahiptir. Silindirik şekilli yüzeylere sahip, ya yuvarlak ya da dikdörtgen nesnelerdir; düzlem-içbükey veya düzlem-dışbükey olabilirler. Küresel merceklerden farklı olarak, bir ışın demetini bir odak noktası yerine bir odak çizgisi üzerinde odaklarlar.

Tablo 5: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Silindirik Lensler

2.2.3 ZnSe Axicon Lensler

ZnSe aksikon odaklama mercekleri, bir konik yüzeye sahiptir ve halka odaklama ışını üretmek için kullanılır. Tipik olarak, aksikon odaklama mercekleri ikinci bir düz yüzeye sahiptir ve küresel bir mercekle birlikte kullanılır. Aksikon açısına ve gereken doğruluğa uygun bir üretim süreciyle üretilirler. Küçük açılı, yüksek hassasiyetli mercekler için üretim süreci elmas işleme içerir.

Standart Axicon lens – 180°-2α'ya eşit Axicon koni açısı

(+/-0.01 derece): a (°)
Koni Açısı 140°: 20 °
Koni Açısı 160°: 10 °
Koni Açısı 165°: 7.5 °
Koni Açısı 170°: 5 °
Koni Açısı 175°: 2.5 °
Koni Açısı 179.5°: 0.25 °= 15′

Tablo 6: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Axicon Lensler

2.2.4 Medikal Lazer Lensler

_{Ayrıca, CO2} , Q-anahtarlı ND:YAG, ER:YAG, Ruby ve Alex lazer sistemleri gibi çeşitli tıbbi lazer sistemlerinde kullanılan başka bir CO2 lazer lens _serisi de bulunmaktadır . Bu optikler, Continuum-Biomedical, ESC, Sharplan, Candela ve Coherent gibi birçok bilinen tıbbi sistemde yedek parça olarak kullanılmıştır.

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Odak Uzaklığı Toleransı: ±% 2
Kenar Kalınlığı Değişimi (ETV): <=3 ark dk.
Açık Diyafram: > 90%
Yüzey Düzlüğü: 4″ Çap @1nm başına λ/632.8
Yüzey kalitesi: 40-20 S-DAR
kaplama: R<yüzey başına %0.2

Tablo 7: Wavelength Opto-Electronic Er:YAG için ZnSe Medikal Lazer Lensler

2.3 CO₂ lazer pencereleri

CO₂ lazer pencereleri genellikle mükemmel optik özelliklere sahip malzemelerden yapılmış, düz, şeffaf plakalardır ve lazer sistemi ile dış ortam arasında koruyucu bir bariyer görevi görürler. Işığı minimum bozulma, saçılma veya emilimle iletmek üzere tasarlanmışlardır. CO₂ _{lazer pencereleri} genellikle ZnSe veya Ge gibi CO₂ lazer dalga _boyunda düşük emilim gösteren malzemelerden yapılır .

Boyut Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık Toleransı: ± 0.25mm
Paralellik: ≤3 ark min.
Açık Diyafram: > 90%
Yüzey Düzlüğü: 4″ Çap@1nm başına λ/632.8
Yüzey kalitesi: 60-40 S-DAR
kaplama: R <% 0.2 yüzey başına @ 10.6 μm
Geliş açısı: Brewster Açısı @ 10.6μm

_{ZnSe lazer pencereleri, yüksek güçlü CO2} lazer sistemlerinde yaygın olarak kullanılır . Kaplamalı veya kaplamasız formda bulunurlar ve çok çeşitli şekil ve boyutlarda gelirler. Ge lazer pencereleri, ışığın geçmesine izin verirken farklı fiziksel ortamları izole eder.

Tablo 8: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Lazer Pencereleri

2.3.1 ZnSe İnce Film Polarizörleri

İnce film polarizörler, bir lazer ışınını S ve P Polarizasyonlarıyla iki parçaya bölmek için kullanılır. Bu arada, iki ışının S ve P polarizasyonuyla birleştirilmesi için de kullanılabilirler. Gelen ışına göre Brewster açısına göre yönlendirilmiş kaplamalı bir plakadan oluşurlar. İnce film kaplama, ışının s-polarize bileşeninin yansıtıcılığını arttırabilir ve p-polarize bileşenin yüksek iletimini koruyabilir.

Malzeme: ZnSe
Yüzey Düzlüğü: 4″ Çap@1nm başına λ/632.8
Yüzey kalitesi: 40-20 SD
kaplama: Tp =%97+/-%0.5@10.6um | Rs =%97+/-%0.5@10.6μm
Geliş açısı: 67.3˚ (bira üreticisi açısı@10.6μm)

Tablo 9: Wavelength Opto-Electronic ZnSe İnce Film Polarizatörleri

2.4 CO₂ Dikroik Aynalar

CO2 _dikroik aynalar, tipik olarak ışın birleştiriciler ve ışın ayırıcılardan oluşur ve kaplama katmanlarının özelliklerine bağlı olarak belirli bir dalga boyu aralığındaki ışığı seçici olarak geçirirken başka bir dalga boyunu yansıtan ZnSe filtreleridir.

2.4.1 ZnSe Kiriş Birleştiricileri

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık: ± 0.25mm
Yüzey Düzlüğü: 4″ Çap@1nm başına λ/632.8
Yüzey kalitesi: 40-20 SD
AOI: 45 °

_{ZnSe ışın birleştiriciler, iki veya daha fazla ışını tek bir ışında birleştirir ve CO2} lazer sistemi hizalaması için kullanılır . Genellikle uzun dalga boylu bir ışını iletir ve kısa dalga boylu bir ışını yansıtırken, ters ışın birleştiriciler kısa dalga boylu bir ışını iletir ve uzun dalga boylu bir ışını yansıtır. CO2 _ışın birleştiriciler, 45°'lik bir geliş açısıyla tasarlanmıştır ve bir lazer ışını ileterek, ışını 90° yansıyan görünür hizalama ışınıyla birleştirir.

Tablo 10: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Işın Birleştiriciler

2.4.2 ZnSe Kiriş Ayırıcılar

Çap Toleransı: + 0 / -0.13mm
Kalınlık: ± 0.25mm
Yüzey Düzlüğü: λ/4 / 1'' Çap@632.8nm
Yüzey kalitesi: 60-40 SD

Işın birleştiricilerin aksine, ZnSe ışın ayırıcılar lazer ışınını birden fazla yola bölerek eş zamanlı işleme veya izleme olanağı sağlar. Ayrıca, hizalama veya kalibrasyon amacıyla ışının bir kısmını yeniden yönlendirebilirler. ZnSe ışın ayırıcılar genellikle CO₂ lazer dalga boyunda belirli bir yansıma veya iletim oranı elde etmek için _kaplanır.

Işığın iletimi ve yansıması, geliş açısı, polarizasyon durumu ve giriş ışınının dalga boyu gibi çeşitli parametrelere bağlıdır. 45°'lik bir geliş açısında s ve p polarizasyonunun geçirgenlik ve yansıtma değerlerinde önemli bir fark vardır, dolayısıyla tasarlanan ZnSe ışın ayırıcılar bu açı için tasarlanmıştır.

Tablo 11: Wavelength Opto-Electronic ZnSe Işın Bölücüler

2.5 Lazer Zayıflatıcılar

Lazer zayıflatıcılar, yoğunluğunu azaltarak lazer gücünü kontrol etmek için kullanılır. Özellikle aşırı gücün istenmeyen etkilere neden olabileceği uygulamalarda, iş parçasına iletilen enerjinin ince ayarını yaparken faydalıdırlar. Lazer zayıflatıcılar, istenen güç ayarına ulaşmak için filtreler veya değişken mekanizmalar kullanır.

Dalgaboyu: 355/532/1064 nm
Tip: İletim Modu
Açık Diyafram: 14mm
Işın Kayması: 0.5mm
Yok Olma Oranı: > 200: 1
Zayıflama Aralığı: 0.5% -95%
Hasar Eşiği: >5J/cm²@1064nm, 20ns, 20Hz
Ağırlık: 

Eşya yok.: DİKKAT-10600-WC-V1
Dalgaboyu: 10.6μm
Açık Diyafram: 19 mm'ye kadar (Özelleştirilebilir)
İletim aralığı: 10 - 90%
Hasar Eşiği: 1MW/cm^²
Çözüm: 5%

Tablo 12: Wavelength Opto-Electronic Lazer Zayıflatıcılar

3.CO₂ Lazer Optik Uygulamaları

CO2 lazer optiklerinin önemi, ışın kalitesini optimize etme, ışın parametrelerini kontrol etme ve genel sistem performansını artırma yeteneklerinde yatmaktadır. Yüksek kaliteli optikler, minimum kayıp, azaltılmış ışın sapması ve iyileştirilmiş odaklanma yeteneği sağlayarak, sonuç olarak işlem verimliliğini artırır, arıza süresini azaltır ve daha yüksek kaliteli çıktı elde edilmesini sağlar. CO2 _lazer optikleri, yüksek güçlü lazer ışınlarını mükemmel hassasiyetle iletebilme yetenekleri nedeniyle çok çeşitli uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bazı önemli uygulamalar şunlardır:

3.1 Malzeme İşleme

CO2 _lazerler , metaller, plastikler, ahşap ve seramikler de dahil olmak üzere çeşitli malzemelerin kesilmesi, oyulması, işaretlenmesi ve kaynaklanmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek kaliteli optikler, doğru odaklama, ışın şekli kontrolü ve gelişmiş işlem verimliliği sağlar.

3.2 Medikal

CO2 lazerler _, hassas doku aşındırma yetenekleri nedeniyle cerrahi işlemlerde, dermatolojide ve oftalmolojide kullanılmaktadır. Optikler, cerrahların cilt yenileme, tümör çıkarılması ve göz ameliyatı gibi işlemler için son derece kontrollü lazer enerjisi vermesini sağlar.

3.3 Bilimsel Araştırma

CO2 lazerleri _, özellikle spektroskopi, atmosfer izleme ve parçacık hızlandırma gibi alanlarda bilimsel araştırmalarda vazgeçilmez araçlardır. Optikler, hassas ışın kontrolü, hizalama ve manipülasyonu sağlayarak doğru veri toplama ve analizini kolaylaştırır.

4. Sonuç

CO2 lazer optikleri, çeşitli endüstrilerde CO2 lazer sistemlerinin tüm potansiyelinden yararlanmada ayrılmaz bileşenlerdir. Aynaların, merceklerin, pencerelerin, ışın ayırıcıların ve zayıflatıcıların dikkatli seçimi ve uygulanmasıyla, bu optikler yüksek güçlü lazer ışınlarının hassas kontrolünü, manipülasyonunu ve iletimini sağlar. Teknoloji ilerledikçe, CO2 lazer optiklerinde daha fazla gelişme _beklenmekte ve _{çeşitli uygulamalarda} gelişmiş hassasiyet, verimlilik ve yenilik için yeni olanaklar açılmaktadır.

Genel olarak CO₂ lazer optiği, CO'nun kritik bir bileşenidir₂ lazerler. En sonunda lazerin performansını belirleyen lazer ışınının iletilmesinde ve odaklanmasında hayati bir rol oynarlar. Uygun bakım ve bakım ile, CO₂ lazer optiği yıllarca güvenilir hizmet sağlayabilir. Wavelength Opto-Electronic çeşitli CO tasarımı ve üretimi₂ CO gibi lazer optiği₂ lazer lensler ve CO₂ CO'nuz için lazer aynalar₂ lazer sistemleri.