雙軸激光掃描系統(tǒng)的基本原理介紹
一束激光被兩片掃描振鏡反射,并且通過一片聚焦鏡。振鏡片在一個galvo-掃描器馬達(dá)的帶動下高速的來回延軸旋轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下,最高偏轉(zhuǎn)角鏡是+12.5°(+10°往往是一個較安全范圍)入射角不能偏于45°。
在 ..
光的衍射發(fā)生在有限的口徑中,也就是光束的能量會被阻擋,即使是一束中心光束也一樣。對于一束tem00光束(q=1),它在圓孔的能量損耗可以參考下面的數(shù)據(jù):
表中顯示,那里的掃描器口徑僅限于a毫米直徑, 激光光束直徑d (1/e2) 必須選定一個尺寸和功率低損耗的折衷點。對于大多數(shù)的激光掃描系統(tǒng)來說d=a/1.4這個值可以被接受。 振鏡的設(shè)計 振鏡1(或者叫振鏡x) 振鏡1的寬度是由光束的直徑所決定的。完整光束直徑在這里是比較容易討論的,完整的光束直徑在一定程度上是任意的。 例如,一個系統(tǒng)設(shè)計師可能將df界定為激光射在有機(jī)玻璃留下的燒焦的光束直徑。另外df可能被定為一個能量為99%的標(biāo)準(zhǔn)能量點,或者是限定在某個范圍內(nèi),如1.4d ╟ 1.6d. 考慮到鏡片的誤差,振鏡的寬w1要略微大于所選擇的df的值。鏡片上的最大入射角imax決定了振鏡的長度。讓a= (90°-imax)。當(dāng)振鏡的長度是l1,這里l1=w1/sina. 振鏡2(或者叫振鏡y) 振鏡2的寬度應(yīng)該等于振鏡1的長度。振鏡2的長度就是光束打在第二個振鏡上時同s1的距離,和最大入射角q。這些鏡片被制作并被鍍上的特定的膜層,從而決定用于co2激光還是yag激光。他們有很高的激光損傷值, 1000w/mm的情況下光束直徑是1/e2(d). f-theta 的特點 我們將鏡頭描述為f-theta鏡頭,或者‘fq’。設(shè)計的方法是要產(chǎn)生一個離軸點的位置成正比的掃描角度。依次,就是要產(chǎn)生成正比的電壓,已適用于掃描器馬達(dá)。由于失真是來自于兩個振鏡,所以我們兩個軸上的掃描器要有能夠轉(zhuǎn)動f-theta的特征。 單片式鏡片設(shè)計得最好的折衷點是要同時具備最小光斑尺寸與f-θ特點。對于單片式的鏡頭,在f-theta特征下,誤差通常是2%-3%。多片式的鏡頭,它的設(shè)計會更加接近f-theta的特點。f-theta特征的誤差范圍是<0.36%,并且只有75mmfl的微小差距。 鏡頭設(shè)計 所有掃描透鏡設(shè)計是基于上述因素,對于典型的小型掃描器系統(tǒng),光束直徑的范圍在10mm或是15mm,鏡片的直徑為48mm是比較合適的。對于光束直徑是15mm,這時鏡片的直徑要通過s1和m2l的距離作為參數(shù)。 每次設(shè)計鏡頭旨在提供最佳性能的打標(biāo)范圍,最小最均勻的焦斑和在指定的光束直徑和振鏡位置下要具備f-theta特征。盡可能避免鏡片口徑和金屬圓孔帶來的衍射。 |
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