لنزهای لیزری CO2
لنز در بسیاری از سیستم های لیزر CO2 استفاده می شود تا تمام قدرت پرتو را به نقطه بسیار کوچک متمرکز کند. اندازه کوچک و متمرکز نقطه به دو دلیل مهم است: برش، جوشکاری و گرمایش به طور کلی برای چگالی بالا قدرت، و چگالی قدرت یک عملکرد قوی از اندازه نقطه است. (کاهش قطر نقطه 50٪ و تراکم قدرت 200٪ افزایش می یابد.) همچنین بسیاری از مشاغل تقاضای پهنای باریک و مناطق آسیب دیده را که فقط با یک پرتو محکم متمرکز می شود، می پردازند.
متغیرهای طراحی که بر عملکرد یک لنز لیزر CO2 تأثیر می گذارد عبارتند از: فاصله کانونی، قطر، شکل، مواد و پوشش.
فاصله کانونی
طول فوکوس بر اندازه هر دو نقطه و عمق تمرکز تاثیر می گذارد. به طور کلی، فاصله کانونی کوتاهتر نقطه تمرکز کوچکتر و عمق کوتاهتر تمرکز را تولید می کند. معمولا فاصله کانونی مشخص شده سازگاری بین اندازه مورد نظر، عمق نفوذ و پاکسازی قطعه کار است.
قطر لنز
لیزرهای قدرت بیشتر نیاز به لنزهای قطر بزرگ دارند تا از اضافه بار حرارتی جلوگیری شود. در هر فاصله کانونی داده شده، یک لنز قطر بزرگتر، اگر نقطه پرتو ورودی برای پرکردن لنز بزرگتر، یک نقطه متمرکز کوچکتر را تولید کند.
شکل لنز
Plano-convex ساده ترین و ارزان ترین شکل لنز است. این در چنین کاربرد هایی مانند جوشکاری استفاده می شود که در آن دستیابی به کوچکترین اندازه نقطه، حیاتی نیست، یا در طول فاصله کانونی نسبتا طولانی که شکل های پیچیده تر نمی تواند مفید باشد. لنز محدب طرح دار باید با سمت تخت به سمت قطعه کار و سمت محدب به سمت لیزر گرا باشد. لنزهای منیسک دارای یک منحنی مقعر در یک طرف و منحنی محدب از طرف دیگر است. در فاصله کانونی نسبتا کوتاه، یک لنز منیسک یک نقطه متمرکز کوچکتر از یک لنز محدب طرح دارد. با این حال، لنزهای منیسک برای ساختن از لنزهای محدب طرح گرانتر هستند چرا که هر دو طرف منحنی هستند. لنز منیسک باید با منحنی مقعر به سمت قطعه گرا باشد.
لنزهای پلانا محدب سلنید روی
سلنید روی (ZnSe)دارای کمترین جذب مواد انتقال مواد CO2 است و بنابراین مواد انتخابی برای کاربردهای با قدرت بالا است. این نیز تنها ماده ای است که نور قابل مشاهده را انتقال می دهد، یک الزام برای استفاده از لیزر همترازی HeNe.
لنزهای پلانا محدب گالیم ارسناید
گالسی آرسناید (GaAs) ماده انتخابی در محیط های کثیف و پرچرب است. این سختی نسبتا زیاد است که به بازتاب ذرات باقی مانده کمک می کند. همچنین دارای هدایت حرارتی بالا است که به انتقال حرارت از ذرات جاذب کمک می کند.
ژرمانیم (Ge) فقط در کاربردهای کم انرژی استفاده می شود، زیرا این موضوع به فرار از حرارتی می انجامد. با افزایش درجه حرارت، جذب آن افزایش می یابد، که منجر به شکست حرارت در برنامه های کاربردی با قدرت بالا است. Ge به عنوان مواد مصرفی با کمترین هزینه CO2 مورد استفاده قرار گرفت زیرا استفاده گسترده آن در صنایع نیمه هادی ایجاد کننده عرضه شد. با این حال، تقاضا برای ZnSe برای استفاده از لیزرهای با قدرت بالا، عرضه ZnSe را تا حد زیادی افزایش داده است که Ge همیشه مواد ارزان قیمت لنز نیست.
لنزهای ZnSe برای کاربردهای فشار بالا
هنگامی که فشار گازهای با فشار بالا برای افزایش سرعت برش لیزر استفاده می شود، لنزهای ضخیم بیشتر باید برای جلوگیری از اعوجاج لنز یا شکستن استفاده شوند. ZnSe ماده مضر برای لنزهای ضخیم تر است زیرا اکثر برنامه های کاربردی که نیاز به فشار گاز بالا دارند نیز نیاز به قدرت لیزری بالا دارند.