什么是激光加工中的熱透鏡效應(yīng)？

　　熱透鏡效應(yīng)是指LD(半導(dǎo)體激光器)工作時(shí)產(chǎn)生的溫度會(huì)使晶體表面發(fā)生熱形變，造成了晶體各部分密度不同，而光在經(jīng)過(guò)不同密度的分界線時(shí)發(fā)生不同程度的折射，因此就形成了像是光線通過(guò)普通透鏡一樣的折射效果。

　　光學(xué)元件受激光束連續(xù)照射較長(zhǎng)時(shí)間后，由于溫度升高產(chǎn)生熱變形，進(jìn)而引起透過(guò)型光學(xué)元件的折射率和反射型光學(xué)元件的反射方向發(fā)生變化。熱透鏡效應(yīng)會(huì)改變激光焦點(diǎn)(束腰)的位置，進(jìn)而影響應(yīng)用效果。

　　激光切割熱透鏡效應(yīng)

　　對(duì)反射型光學(xué)元件(例如折射鏡)可以從其背面直接進(jìn)行高效冷卻，反射型光學(xué)元件幾乎不會(huì)發(fā)生熱鏡效應(yīng);而透過(guò)型光學(xué)元件則只能通過(guò)對(duì)其周圍的冷卻進(jìn)行間接冷卻，光學(xué)元件的兩個(gè)面又都會(huì)產(chǎn)生熱，因此很容易產(chǎn)生熱透鏡效應(yīng)。光學(xué)元件在溫度升高時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱變形，激光切割機(jī)激光束的折射率也會(huì)發(fā)生變化，激光束的聚光特性也因此而產(chǎn)生變化。

　　激光打標(biāo)熱透鏡效應(yīng)

　　對(duì)于光纖激光打標(biāo)設(shè)備，激光器的隔離器頭輸出的激光會(huì)經(jīng)過(guò)振鏡的偏轉(zhuǎn)和場(chǎng)鏡的聚焦后在焦點(diǎn)位置對(duì)材料進(jìn)行打標(biāo)。因此，熱透鏡效應(yīng)主要在振鏡和場(chǎng)鏡上產(chǎn)生。

　　由于光學(xué)元件質(zhì)量差、臟污、損壞等原因造成對(duì)激光吸收率增大，光學(xué)元件受激光束連續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間照射后，溫度升高產(chǎn)生熱變形，進(jìn)而引起透過(guò)型光學(xué)元件的折射率和反射型光學(xué)元件的反射方向發(fā)生變化。熱透鏡效應(yīng)會(huì)改變激光焦點(diǎn)(束腰)的位置，進(jìn)而影響應(yīng)用效果。

　　熱透鏡效應(yīng)的影響

　　1、振鏡熱透鏡效應(yīng)的影響

　　振鏡主要由驅(qū)動(dòng)板、伺服電機(jī)和X-Y光學(xué)反射鏡片組成。當(dāng)反射鏡片的反射率低、介質(zhì)中有雜質(zhì)、表面污染時(shí)，鏡片受激光束照射會(huì)產(chǎn)生熱變形，平面反射鏡會(huì)變成凸面反射鏡，激光束經(jīng)過(guò)這兩個(gè)反射鏡片后，輸出光斑變大，最后經(jīng)過(guò)場(chǎng)鏡后聚焦光斑變小，焦深變短。

　　2、場(chǎng)鏡熱透鏡效應(yīng)的影響

　　場(chǎng)鏡在光纖激光打標(biāo)設(shè)備中對(duì)輸出光斑起到聚焦的作用，其特點(diǎn)是所有的焦點(diǎn)在一個(gè)水平面上。場(chǎng)鏡主要有凹凸透鏡組成，當(dāng)透鏡組的透射率低、介質(zhì)中有雜質(zhì)、表面污染時(shí)，鏡片受激光束照射會(huì)產(chǎn)生熱變形，透鏡的聚焦能力變強(qiáng)，聚焦后的光斑變小、焦距和焦深變短。焦點(diǎn)不在一個(gè)水平面上，中心和邊緣打標(biāo)效果不一致。

　　例如，氧化鋁打黑，當(dāng)場(chǎng)鏡質(zhì)量不好發(fā)生熱透鏡效應(yīng)時(shí)，焦距變短，原來(lái)參數(shù)下打標(biāo)，能量不夠，打標(biāo)不黑，中心和邊緣效果不一致，需要重新調(diào)整焦點(diǎn)。

　　改善措施

　　1、選用質(zhì)量好的振鏡和場(chǎng)鏡;

　　2、對(duì)振鏡和場(chǎng)鏡做日常的維護(hù)，防止鏡片的雜質(zhì)污染;

　　3、對(duì)損傷的振鏡和場(chǎng)鏡進(jìn)行更換;

　　4、對(duì)打標(biāo)圖形置中，盡量使激光處于場(chǎng)鏡正下方打標(biāo);

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關(guān)鍵詞：熱透鏡效應(yīng),激光切割,激光打標(biāo)