激光束的聚焦技术.ppt

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1、激光束的聚焦技术到达工作点：聚焦在光束传输系统的终点，激光束进入到加工的工头。加工头通过改变光束性质，使其成为适用于不同工艺的工具。聚焦，焦深，像距以及功率密度都需要针对特定的工艺而调整。因此，不同材料的加工涉及到不同加工头的使用。尽管它们都依赖于能量聚焦激光束的透镜或者反射镜，但是它们各自的特性需要根据具体的加工工程和用到它们的设备来决定。物理原理可以用一些参数描述聚焦光束，这些参数对材料的加工十分重要。1聚焦直径：聚焦直径越小，光束会聚的越强烈，焦点处的功率密度越高。聚焦直径越小，材料加工越精细。2瑞利长度：焦点之后，光束开始发散。瑞利长度是指焦点到横截面

2、积为焦点处二倍的位置处的距离。瑞利长度越长，意味着发散度越小。两倍瑞利长度通常被称作“焦深”。有些应用中需要长的瑞利长度，比如切割厚钢板。物理原理3像距：象距是指从透镜中心到焦点的距离。它大致相对应于焦点。随着象距的增加，工件距离也随之增加，即透镜和工件之间的距离。物理原理许多因素决定着这些参数的值，尤其以下内容尤其重要。焦距：透镜或者聚焦反射镜的焦距是指透镜或者镜片中心到一个理想平行光线聚焦焦点之间的距离。焦点越短，光束会聚的越强烈。聚焦直径。瑞利长度和像距越小。光束质量：光束质量决定了可能的最小聚焦直径和瑞利长度。光束质量越好。越可能得到小尺寸的聚焦直径。

3、此外，聚焦直径不变时光束质量越好，瑞利长度越短。物理原理发散度：激光束的发散度影响着像距。随着发散角度的增加，像距相比于焦距越来越大。当发散角为负数时，像距小于焦距。光束质量检测物理原理焦点越短，聚焦直径越小，象距越短，瑞利长度越短，景深越小光束质量越好，则：焦距相同时，聚焦直径越小；聚焦直径相同时，工作距离可以越长；聚焦直径相同时，入射到透镜上光束直径越小。物理原理常见的振镜扫描原理光斑直径计算一束直径固定的光是由一片镜片来获得一个较小的光点，如图一所示，假如焦点的直径d0是一个含有86%聚焦能量的直径，焦点的大小取决于d0=2fλ/D这里的f是聚焦镜片的焦

4、距。D是入射光束的直径，也就是波长聚焦光斑大小的确定最小光斑直径：激光强度激光光斑大小受多种因素的影响。其中最重要的因素有：（1）激光模式(M2)（2）衍射（3）球差透镜的形状和焦距可以决定后两种因素。当然，激光模式是由激光器和光束传输系统决定的。聚焦光斑大小的确定衍射光具有波的性质，因此不可避免地会出现衍射现象，该现象存在于所有的光学系统中，能够决定这些系统在性能方面的理论限值。衍射会使光束在传播过程中发生横向扩展。计算光斑大小的公式如下：D=（非球面）聚焦光斑大小的确定球差球差会使光斑的尺寸增大，并将最佳聚焦点移到与计算出的有效焦距不同的位置上。球差是一个

5、与多种因素有关的函数，这些因素包括透镜形状、朝向和折射率。估算出在使用最佳形状的透镜时，由球差带来的光斑大小：D=K:折射率函数D:为输入光束在透镜处的直径f:为透镜的焦距聚焦光斑大小的确定球差带来的光斑大小与光束直径的立方成正比，而与焦距的平方成反比。因此，对于某个特定透镜，如果激光光束直径减小，由于球差的关系，光斑会迅速变小。激光束焦深什么是焦深，焦深的计算及影响因素？光轴上其点的光强降低至激光焦点处的光强一半时，该点至焦点的距离称为光束的聚焦深度。光束的聚焦深度与入射激光波长和透镜焦距的平方成正比，与w12成反比。因此要获得较大的聚焦深度，就要选长聚焦透

6、镜，例如在深孔激光加工以及厚板的激光切割和焊接中，要减少锥度，均需要较大的聚焦深度。激光焦点的聚焦深度定义：聚焦光斑直径变化沿光轴的距离—聚焦深度。计算如下：Zf=谢谢