Фокусирующая лазерная линза. Что это такое и какие функции выполняет

• Функции линзы для лазерного станка 
• Фокусное расстояние лазерных линз
•    1,5-дюймовая линза
•    2-дюймовая линза
•    2,5-дюймовая линза
•    4-дюймовая линза
• Основные характеристики линз для лазерного станка
• Уход за линзой лазера 

Функции линзы для лазерного станка 

Линза в лазерном станке - это компонент оптической системы. Они имеют плоскую и выпуклую стороны, крепятся к лазерной головке. Свойства материала линзы играют ключевую роль в определении пропускной способности и качества фокусировки.

Основная функция линзы – фокусировка лазерного луча на определенном расстоянии, называемом фокусным расстоянием. При проходе через линзу луч фокусируется в одной точке, что повышает точность и качество обработки.

Для получения детализированной гравировки и точной резки лазерный луч проходит через систему зеркал и фокусирующих линз, которые перенаправляют лазер. Чтобы получить точную и тонкую линию гравировки нужно настроить наименьшее фокусное расстояние от материала до линзы. 

Лазерные станки оснащаются линзами с различным фокусным расстоянием для решения различных задач: 

• Линзы с коротким фокусным расстоянием подходят для гравировки мелких элементов, например штампов;
• Линзы с длинным фокусным расстоянием лучше подходят для резки толстых материалов;
• Среднефокусные линзы, фокусное расстояние которых обычно составляет около пятидесяти миллиметров, считаются универсальными и подходят для решения широкого круга задач.

Рис. 1. Фокусирующая линза для лазерного станка 

Фокусное расстояние лазерных линз 

Фокусное расстояние влияет как на размер пятна, так и на глубину фокуса. Чем меньше фокусное расстояние, тем менее сфокусированное пятно и глубина фокусировки получается. 

CO2-лазерные системы оснащаются одной фокусирующей линзой, которая подходит для большинства задач гравировки и резки. В лазерных системах обычно используются полутора-, двух- и четырехдюймовые линзы.

1,5-дюймовая линза

• Рекомендуется для растровой гравировки с разрешением выше 600 DPI;
• Подходит для гравировки мелких шрифтов и деталей;
• Размер пятна диаметром от 0,003 до 0,0065 дюйма;
• Используется для резки тонкого (менее 1/16 дюйма) материала.

2-дюймовая линза

• Стандартная линза для большинства лазерных систем;
• Многоцелевая линза для гравировки и резки;
• Рекомендуется для растровой гравировки с разрешением от 300 DPI до 600 DPI;
• Размер пятна составляет от 0,004 до 0,007 дюйма в диаметре.

2,5-дюймовая линза

• Наиболее часто используется в лазерных системах;
• Подходит как для гравировки, так и для резки;
• Графика со средней детализацией и разрешением;
• Толщина около 63,5 мм для большинства работ.

4-дюймовая линза

• Создает сфокусированный луч на большом расстоянии;
• Используется для раскроя толстых материалов.

Рис. 2. Фокусное расстояние лазерных линз 

Основные характеристики линз для лазерного станка

Выбор линзы напрямую зависит от области применения. Важные факторы, которые определяют, какую линзу необходимо использовать:

• Мощность лазерного оборудования;
• Материал и назначение (резка или гравировка);
• Уровень детализации графики;
• Толщина материала;
• Необходимое фокусное расстояние. 

Диаметр: Диаметр линзы выбирается в зависимости от посадочного диаметра тубуса или сопла станка. В зависимости от модели станка регулировка может быть выполнена путем изменения контргаек на тубусе. 

Материал: Лазерные линзы делаются из селенида цинка (желтая линза) и арсенида галлия (темная линза). Селенид цинка экономически эффективен, имеет высокое пропускание, но хрупок. Линзы из арсенида галлия более долговечны, но имеют меньшую пропускную способность и более высокое энергопотребление.

GaAs-линзы (арсенид галлия)

GaAs-линзы имеют темно-зеленый цвет с металлическим блеском. Они твердые и жесткие, что значительно расширяет область их применения. Эти линзы можно использовать там, где пыль и абразивные частицы являются частым явлением. GaAs-линзы являются надежным выбором в условиях, где прочность и устойчивость линз имеет первостепенное значение.

Рис. 3. Фокусирующая GaAs-линза (арсенид галлия) 20 мм

Линзы ZnSe (селенид цинка)

Линзы ZnSe желто-оранжевого являются оптимальным выбором для CO2-лазерных установок. Благодаря прозрачности они имеют высокую точность и меньшее поглощение. На линзах ZnSe хорошо видно загрязнения, что позволяет своевременно их очищать. 

Рис. 4. Фокусирующая линза ZnSe (селенид цинка) для лазера 

Германиевые линзы (Ge) 

Применяются только в маломощных устройствах, поскольку подвержены разрушению под воздействием тепла. При повышении температуры их поглощение увеличивается, что приводит к разрушению в мощных системах. 

Фокусное расстояние: Выбор фокусного расстояния зависит от обрабатываемого материала. Существуют короткофокусные (≤40 мм), среднефокусные (от 40 до 75 мм) и длиннофокусные (≥75 мм) линзы. 

Форма: Линзы для лазерных станков могут быть плосковыпуклыми и менисковыми. Менисковые линзы предпочтительнее из-за лучшей собираемости и плотности луча.

Не забудьте установить линзу выпуклой стороной вверх, чтобы обеспечить оптимальную собираемость лазерного луча, которая влияет на толщину и скорость резки. 

Уход за линзой лазера 

Правильный уход за линзами является залогом сохранения качества и долговечности оптической системы лазерного станка. Не следует прикасаться пальцами к отражающим зеркалам и линзам, так как это может значительно сократить срок их службы и эффективность. Даже малейшие загрязнения на линзах могут повлиять на работу станка.

Для обеспечения чистоты оптической системы настоятельно рекомендуется проводить ее ежедневный осмотр. От чистоты компонентов лазера зависит как качество, так и скорость резки.

Рис. 5. Виды линз для лазерных станков 

Если вы заметили загрязнения на линзе, возьмите ватный тампон, смоченный в ацетоне или спирте, и осторожно протрите загрязнение круговыми движениями.
Как только ватный тампон загрязнится, его необходимо заменить. Очистку следует проводить за один раз, чтобы избежать образования бугорков.