Оптическая двухлинзовая схема лазерного резака

Исходя из результатов выше, мы рассмотрим двухлинзовую оптическую схему резака.

Для того чтобы сохранить максимально мощность излучения я решил поставить первую линзу вплотную к выходному окну лазерного диода. Исходя из доступной элементной базы, была взята плоско-выпуклая линза с фокусным расстоянием 4 мм, диаметром 5 мм и толщиной 1 мм из стекла марки К-8. линза оптический лазерный резак Для того чтобы убедиться, что можно пользоваться формулами линзы, необходимо проверить, является эта линза тонкой. Для этого необходимо сравнить толщину с радиусом кривизны, который неизвестен. Найдем радиус кривизны по формуле (1):

.

F=4 мм, n?1.5.

В случае плоско-выпуклой линзы, один из радиусов кривизны считается бесконечно большим, из-за чего приравниваем к нулю.

.

.

мм.

Так как толщина 1 мм, а радиус кривизны 2 мм, откуда следует, что толщина в два раза меньше радиуса кривизны, можем считать, что эта линза тонкая. Таким образом, можно пользоваться формулами (2), (3), (5), (6). От сюда задача сводится к нахождению фокусного расстояния второй линзы и расстояние, на котором её необходимо ставить от первого полученного изображения. Так как нам не важно перевернутый или нет получится лазерный пучок, мы будем считать необходимое увеличение с минусом (см. [8, с.32]).

d1=1 мм, F1=4 мм, G=-0.25, f2=30 мм.

мм.

.

.

мм.

мм.

Результаты вычисления параметров для двухлинзовой оптической схемы лазерного резака согласно рисунку 7 можно посмотреть в таблице 1.

Табл. 1. Результаты вычисления параметров для двухлинзовой оптической схемы резака.

Из доступной элементной базы, в качестве линзы L2 (см. рис. 7) была использована линза с фокусным расстоянием 27 мм и диаметром вместе с оправой 15 мм. Для этой оптической системы был выбран металлический корпус цилиндрический формы, для того, чтобы элементы расположились вдоль оптической оси. Этим корпусом является элемент водопроводной системы «бочонок» фирмы «Valtec» с наружной резьбой ½″. Внутренней диаметр составляет 15 мм, что позволяет обойтись без дополнительной металлообработки. Сам лазерный диод устанавливался в элемент водопроводной системы «заглушка» фирмы «Valtec» с внутренней наружной резьбой ½″. Для корректного регулирования относительного положения линз в оптической системе, были вырезаны шайбы-вкладыши из вспененного поливинилхлорида толщинами 3 и 5 мм, которые устанавливались в корпус между линзой и распорной «заглушкой» (см. рис. 8). Вкладыши вырезались с помощью газолазерной резки с использованием лазерного комплекса на базе СО2-лазера. Фотографию действующего макета лазерного резака приведена в приложении.

Далее приводятся расчеты местоположения линз для реализованной оптической двухлинзовой системы резака из доступной элементной базы.

d1=1 мм, F1=4 мм, F2=27 мм, d2=141 мм, h=2мм.

мм.

.

мм.

.

.

мм.

Результаты расчетов положения линз для реализованной двухлинзовой оптической системы лазерного резака можно посмотреть в таблице 2.

Табл. 2. Результаты расчетов положения линз для реализованной двухлинзовой оптической системы лазерного резака.