εταιρικά νέα για Οπτικοί Φακοί: Μια Εις Βάθος Ματιά στους Τύπους και τις Λειτουργίες

Οπτικοί Φακοί: Μια Εις Βάθος Ματιά στους Τύπους και τις Λειτουργίες

Το ίδιο το όνομα "φακός" αποκαλύπτει τη φύση του να διαπερνά το φως. Οι φακοί είναι ως επί το πλείστον κατασκευασμένοι από διαφανή υλικά. Ενώ αυτά τα υλικά μπορεί να είναι αδιαφανή στο ορατό φως, επιτρέπουν στο φως συγκεκριμένων μηκών κύματος να περάσει. Επομένως, ένας φακός μπορεί να θεωρηθεί ως μια συσκευή μετάδοσης φωτός για συγκεκριμένα μήκη κύματος. Για παράδειγμα, ο κοινός φακός πεδίου CO2 είναι κατασκευασμένος από αρσενίδιο γαλλίου (GaAs), το οποίο είναι αδιαφανές για το ανθρώπινο μάτι, αλλά λειτουργεί ως φακός για το φως λέιζερ CO2.

Στη συνέχεια, θα εμβαθύνουμε στους διάφορους τύπους και λειτουργίες των φακών. Η βασική λειτουργία ενός φακού έγκειται στη διάθλαση του φωτός, επιτρέποντας την εστίαση του παράλληλου φωτός και την ευθυγράμμιση των πηγών φωτός σημείου. Οι φακοί διατίθενται σε διάφορα σχήματα, συνήθως κυρτοί και κοίλοι φακοί. Οι κυρτοί φακοί χαρακτηρίζονται από το ότι είναι παχύτεροι στο κέντρο και λεπτότεροι στις άκρες και χωρίζονται σε κοίλο-κυρτούς, επίπεδο-κυρτούς και διπλά κυρτούς τύπους. Οι κοίλοι φακοί είναι το αντίθετο, είναι λεπτότεροι στο κέντρο και παχύτεροι στις άκρες, συμπεριλαμβανομένων των διπλά κοίλων, επίπεδο-κοίλων και κυρτο-κοίλων τύπων. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ταξινόμηση των κυρτο-κοίλων φακών μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τον βαθμό της καμπυλότητάς τους.

Στη βιομηχανία λέιζερ, συναντάμε συχνά διάφορους τύπους φακών, όπως φακούς εστίασης, φακούς ευθυγράμμισης, και διαστολείς δέσμης.

Φακοί Εστίασης

Ένας φακός εστίασης είναι ένας φακός που εστιάζει μια παράλληλη δέσμη σε μια πηγή φωτός σημείου και χρησιμοποιείται ευρέως. Επιπλέον, υπάρχουν ειδικοί φακοί εστίασης, όπως ασφαιρικοί ή αχρωματικοί φακοί, για την κάλυψη συγκεκριμένων αναγκών εφαρμογής.

• 1. Ασφαιρικοί Φακοί Εστίασης: Αυτοί είναι φακοί που χρησιμοποιούνται για την εξάλειψη της σφαιρικής εκτροπής, συμπεριλαμβανομένων των συνδυασμένων ασφαιρικών φακών εστίασης και των μονών ασφαιρικών φακών. Η σφαιρική εκτροπή αναφέρεται στην άνιση εστίαση του φωτός λόγω του σφαιρικού σχήματος ενός φακού. δηλαδή, οι ακτίνες φωτός κοντά στο κέντρο του φακού εστιάζονται σε ένα διαφορετικό σημείο από τις ακτίνες στις άκρες. Αυτό εμποδίζει ολόκληρη τη δέσμη να συγκεντρωθεί σε ένα μόνο σημείο, αντί να την απλώνει σε μεγαλύτερη απόσταση, γεγονός που επηρεάζει την ποιότητα κοπής. Για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει φακούς εστίασης που αποτελούνται από δύο ή τρία στοιχεία φακού συνδυασμένα για τη διόρθωση της σφαιρικής εκτροπής ή να χρησιμοποιήσει μονό ασφαιρικό φακό. Μεταξύ αυτών, ο μονός ασφαιρικός φακός είναι η καλύτερη επιλογή, αλλά είναι πιο ακριβός. Τέτοιοι συνδυασμένοι ασφαιρικοί φακοί και μονό ασφαιρικοί φακοί ήταν συνηθισμένοι κατά την εποχή των κοπτών YAG, αλλά η χρήση τους έχει μειωθεί σταδιακά με τη δημοτικότητα των λέιζερ ινών.

• 
  

• 2. Φακοί Εστίασης ενός Στοιχείου: Αυτός ο όρος χρησιμοποιείται σε σχέση με τους συνδυασμένους ασφαιρικούς φακούς εστίασης. Ένας φακός ενός στοιχείου αποτελείται από ένα κομμάτι φακού και έχει απλή δομή. Ωστόσο, καθώς μπορεί να διορθώσει μόνο μέρος της σφαιρικής εκτροπής, η αποτελεσματικότητά του ενδέχεται να μην ταιριάζει με αυτή των συνδυασμένων φακών εστίασης πολλαπλών στοιχείων. Στο πλαίσιο της αυξανόμενης υιοθέτησης λέιζερ ινών, η χρήση φακών εστίασης ενός στοιχείου έχει μειωθεί σταδιακά, αλλά εξακολουθούν να διατηρούν μια ορισμένη ζήτηση στην αγορά.

• 
  

• 3. Χαρακτηριστικά Σφαιρικής Εκτροπής των Φακών ενός Στοιχείου & Σύγκριση με τους Συνδυασμένους Ασφαιρικούς Φακούς: Οι φακοί εστίασης ενός στοιχείου, που αποτελούνται κυρίως από ένα κομμάτι φακού, έχουν απλή δομή, αλλά μπορούν να διορθώσουν μόνο μέρος της σφαιρικής εκτροπής, καθιστώντας ενδεχομένως την απόδοσή τους ελαφρώς κατώτερη από αυτή των συνδυασμένων φακών εστίασης πολλαπλών στοιχείων. Ωστόσο, εξακολουθούν να διατηρούν μια ορισμένη ζήτηση στην αγορά εν μέσω της τάσης της αυξανόμενης υιοθέτησης λέιζερ ινών. Από την άλλη πλευρά, οι συνδυασμένοι ασφαιρικοί φακοί επιτυγχάνουν διόρθωση σφαιρικής εκτροπής συνδυάζοντας έξυπνα θετικά και αρνητικά στοιχεία φακού. Συγκεκριμένα, όταν ένας θετικός φακός συνδυάζεται με έναν αρνητικό φακό και η θετική τιμή σφαιρικής εκτροπής του θετικού φακού αντισταθμίζει ακριβώς την αρνητική τιμή σφαιρικής εκτροπής του αρνητικού φακού, αυτός ο συνδυασμός φακού μπορεί να εξαλείψει αποτελεσματικά τη σφαιρική εκτροπή. Αυτή είναι η μοναδική αρχή λειτουργίας των συνδυασμένων ασφαιρικών φακών.

• 
  

• 4.Αχρωματικοί Φακοί: Λόγω των διαφορετικών διαθλαστικών επιδράσεων των υλικών των φακών στο φως διαφορετικών μηκών κύματος, η χρωματική εκτροπή μπορεί να συναντηθεί σε πρακτικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, κατά την ευθυγράμμιση ομοαξονικής όρασης σε μηχανήματα σήμανσης ή συγκόλλησης λέιζερ ινών, εάν χρησιμοποιηθεί ένας τυπικός φακός, μπορεί να διαπιστώσετε ότι όταν το οπτικό πεδίο CCD είναι καθαρό, το αποτέλεσμα κοπής ή συγκόλλησης δεν είναι ιδανικό, απαιτώντας λεπτή ρύθμιση της θέσης εστίασης για την επίτευξη ικανοποιητικής επεξεργασίας. Ωστόσο, ενώ ρυθμίζετε την εστίαση για το καλύτερο αποτέλεσμα επεξεργασίας, το οπτικό πεδίο γίνεται και πάλι θολό. Αυτό προκαλείται κυρίως από τη χρωματική εκτροπή. Συγκεκριμένα, οι κυρτοί φακοί έχουν ισχυρότερη διαθλαστική ικανότητα για μικρότερα μήκη κύματος και ασθενέστερη για μεγαλύτερα μήκη κύματος. οι κοίλοι (αρνητικοί) φακοί είναι το αντίθετο, έχοντας ισχυρότερη αποκλίνουσα ικανότητα για μικρότερα μήκη κύματος και ασθενέστερη για μεγαλύτερα μήκη κύματος. Με βάση αυτή την κατανόηση, μπορούν να σχεδιαστούν συστήματα φακών που αποτελούνται από κυρτούς και κοίλους φακούς για την εξάλειψη των επιπτώσεων της χρωματικής εκτροπής. Θα πρέπει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι λόγω της σχετικά μικρότερης ζήτησης για αχρωματικούς φακούς, η τιμή τους είναι συνήθως υψηλότερη.

Φακοί Ευθυγράμμισης: Αρχή και Λειτουργία

Ένας φακός ευθυγράμμισης, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι ένας φακός που μετατρέπει μια πηγή φωτός σημείου σε μια παράλληλη δέσμη. Η αρχή λειτουργίας του είναι ακριβώς η αντίθετη από έναν φακό εστίασης. Όταν μια πηγή φωτός σημείου τοποθετείται σε ένα εστιακό μήκος ενός φακού εστίασης, σχηματίζεται μια παράλληλη δέσμη στην άλλη πλευρά του φακού. Αυτή η διαδικασία μετατροπής είναι η θεμελιώδης λειτουργία του φακού ευθυγράμμισης.

Φακοί Ευθυγράμμισης Ινών: Εφαρμογή και Ρύθμιση

Οι φακοί ευθυγράμμισης ινών διαδραματίζουν βασικό ρόλο σε εφαρμογές όπως οι κεφαλές κοπής ινών και οι κεφαλές συγκόλλησης ινών. Εάν ορισμένες εφαρμογές απαιτούν την εξάλειψη της σφαιρικής ή χρωματικής εκτροπής, τότε μπορούν να χρησιμοποιηθούν συνδυασμένοι φακοί ευθυγράμμισης δέσμης για την κάλυψη αυτής της ανάγκης.

Διαστολείς Δέσμης

Επιπλέον, οι διαστολείς δέσμης είναι κοινά οπτικά εξαρτήματα των οποίων η λειτουργία είναι να μεγεθύνουν τη δέσμη. Αν και τόσο οι φακοί ευθυγράμμισης όσο και οι διαστολείς δέσμης εκπέμπουν παράλληλες δέσμες, οι αρχές λειτουργίας και οι δομές τους διαφέρουν. Ένας φακός ευθυγράμμισης λαμβάνει μια πηγή σημείου ως είσοδο και εκπέμπει μια παράλληλη δέσμη και η πηγή σημείου πρέπει να τοποθετηθεί σε ένα εστιακό μήκος του φακού. Ένας διαστολέας δέσμης, ωστόσο, λαμβάνει μια παράλληλη δέσμη και εκπέμπει μια παράλληλη δέσμη, απλώς μεγεθύνοντας την παράλληλη δέσμη και η θέση της πηγής έχει μικρή επιρροή σε αυτήν. Για συγκεκριμένα σχέδια και εφαρμογές διαστολέων δέσμης, μπορείτε να ανατρέξετε στα άλλα μου άρθρα για μια βαθύτερη κατανόηση.

Φακοί Γεννήτριας Γραμμής: Εφαρμογή

Η λειτουργία ενός φακού γεννήτριας γραμμής είναι να μετατρέψει μια παράλληλη δέσμη σε μια μεγαλύτερη γραμμή φωτός, προκαλώντας την εξάπλωσή της σε σχήμα βεντάλιας. Αυτός ο τύπος φακού έχει πιθανή αξία εφαρμογής στην ανίχνευση της επιπεδότητας του προϊόντος. Με την ενεργοποίηση του φωτός και τη σάρωση του προϊόντος, τυχόν ανυψωμένα ή κοίλα μέρη θα εμποδίσουν το φως, αποκαλύπτοντας έτσι την επιπεδότητα του προϊόντος.

Φακοί Ευθυγράμμισης Φωτός Γραμμής: Εφαρμογή

Ο φακός ευθυγράμμισης φωτός γραμμής έχει σχεδιαστεί για να ευθυγραμμίζει με ακρίβεια μια παράλληλη δέσμη σε ένα γραμμικό παράλληλο φως. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη χρήση ενός κυλινδρικού κοίλου φακού για την απόκλιση του παράλληλου φωτός και, στη συνέχεια, ενός κυλινδρικού κυρτού φακού του οποίου το εστιακό σημείο συμπίπτει με το εικονικό εστιακό σημείο του κοίλου φακού, ευθυγραμμίζοντας έτσι τη δέσμη. Επιπλέον, αυτός ο τύπος φακού ευθυγράμμισης φωτός γραμμής μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση της επιπεδότητας της επιφάνειας, αν και η συγκεκριμένη εφαρμογή του μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την κατάσταση.

Πλάκες Σφήνας: Εφαρμογή

Μια πλάκα σφήνας είναι ένας φακός με γωνία μεταξύ των μπροστινών και πίσω επιφανειών του, που σημαίνει ότι δεν είναι παράλληλες. Όταν ένα λέιζερ διέρχεται από έναν τέτοιο φακό, η δέσμη εκτρέπεται σε μια ορισμένη γωνία. Αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται σε ταλαντευόμενες κεφαλές συγκόλλησης. Όταν η πλάκα σφήνας περιστρέφεται, η εκτρεπόμενη δέσμη λέιζερ περιστρέφεται επίσης, χαράσσοντας ένα κυκλικό μοτίβο, σχηματίζοντας έτσι ένα στρογγυλό σποτ. Συνδυάζοντας δύο πλάκες σφήνας, η διάμετρος αυτού του δακτυλίου μπορεί να ρυθμιστεί. Το μέγεθος της διαμέτρου εξαρτάται από τις σχετικές γωνίες εκτροπής των δύο πλακών.