Perbedaan antara lensa laser serat dan CO2

Pendahuluan: Jantung dari Sistem Laser Anda

Di setiap mesin pemotongan dan pengelasan laser presisi tinggi terdapat komponen kritis: perakitan lensa fokus. Sistem optik ini bertanggung jawab untuk mengambil berkas laser yang kuat dan memusatkan energinya ke dalam titik yang sangat kecil namun intens, yang memungkinkan laser memotong logam atau mengelasnya dengan presisi tinggi. Namun, tidak semua laser sama, dan akibatnya, perakitan lensanya pun tidak sama. Untuk lensa laser serat, produsen kepala pemotongan laser yang berbeda memiliki desain berbeda untuk jalur optik dan strukturnya, meskipun mungkin memiliki diameter dan panjang fokus yang sama. Adapun lensa fokus CO2, bentuk, diameter, ketebalan tepi, dan panjang fokus merupakan parameter utama yang perlu diketahui pengguna sebelum membeli.

Perbedaan Mendasar: Semuanya Dimulai dari Panjang Gelombang

Faktor paling penting yang membedakan kedua lensa ini adalah panjang gelombang cahaya laser yang dirancang untuk digunakan. Panjang gelombang, diukur dalam mikron (μm) atau nanometer (nm), menentukan bagaimana cahaya berinteraksi dengan materi, termasuk bahan lensa itu sendiri.

• Laser CO2: Laser ini beroperasi pada panjang gelombang panjang yaitu 10,6 mikrometer (μm). Ini berada dalam spektrum inframerah tengah, yang tidak terlihat oleh mata manusia.
• Laser Serat (Fiber Lasers): Sebaliknya, laser serat menghasilkan cahaya pada panjang gelombang yang jauh lebih pendek, biasanya sekitar 1,07 mikrometer (μm) atau 1064 nanometer (nm). Ini berada dalam spektrum inframerah dekat.

Mengapa ini penting? Bayangkan mencoba menggunakan jendela kaca untuk memfokuskan panas dari api unggun. Kaca tersebut mungkin menghalangi panas (inframerah gelombang panjang) sementara tetap meneruskan cahaya tampak. Demikian pula, material yang benar-benar transparan terhadap satu panjang gelombang cahaya bisa menjadi benar-benar buram atau menyerap pada panjang gelombang lainnya. Inilah alasan utama mengapa perakitan lensa laser serat tidak dapat digunakan dalam sistem laser CO2, dan sebaliknya.

Bahan Lensa: Kunci Transparansi dan Kemampuan Menahan Daya

Panjang gelombang yang berbeda secara langsung menentukan bahan-bahan yang harus digunakan untuk memproduksi elemen-elemen optik individu di dalam perakitan lensa. Pemilihan ini memengaruhi biaya, daya tahan, dan kinerja, terutama dalam kondisi daya tinggi.

• Lensa Laser CO2: Bahan standar emas untuk elemen optik dalam perakitan lensa CO2 adalah Seng Selenida (ZnSe). ZnSe memiliki tingkat penyerapan yang sangat rendah terhadap panjang gelombang 10,6μm, memungkinkan energi laser melewati dengan kehilangan minimal dan sedikit generasi panas. Bahan lain seperti Germanium (Ge) dan Gallium Arsenida (GaAs) juga digunakan untuk aplikasi khusus atau daya tinggi tertentu. Bahan-bahan ini biasanya lebih mahal dan dapat sensitif terhadap kejut termal.

Lensa Laser Serat: Bahan pilihan untuk elemen optik dalam perakitan lensa laser serat standar adalah Silika Gabungan atau kuarsa sintetis. Silika Gabungan menawarkan transparansi luar biasa terhadap panjang gelombang 1μm, stabilitas termal tinggi, serta ketahanan sangat baik terhadap pelensaan termal—fenomena di mana lensa memanas dan berubah bentuk, menyebabkan berkas kehilangan fokus. Bahan ini juga sangat keras dan tahan terhadap kontaminasi, sehingga tahan lama untuk lingkungan industri.

Desain Optik: Perakitan Lensa vs. Elemen Optik

Memahami desain optik memerlukan pembedaan antara "rakitan lensa" secara keseluruhan dan "elemen optik" individual di dalamnya. Lensa fokus adalah suatu sistem, dan penerapannya tidak terbatas pada satu jenis elemen optik tertentu.

Optik Laser CO2: Rakitan fokus laser CO2 dapat menggunakan desain transmisif (menggunakan lensa) maupun reflektif (menggunakan cermin). Meskipun lensa ZnSe umum digunakan, pada level daya yang sangat tinggi (misalnya, beberapa kilowatt), cermin fokus reflektif menjadi lebih dipilih. Cermin ini sering berbentuk cermin parabola yang terbuat dari tembaga atau molibdenum. Ini merupakan contoh nyata di mana "rakitan lensa fokus CO2" belum tentu mengandung elemen lensa transmisif sama sekali; komponen utamanya bisa berupa cermin reflektif.

Optik Laser Serat: Kepala pemotong laser serat modern merupakan sistem optik yang kompleks. Perangkat lensa ini biasanya terdiri dari beberapa elemen: kelompok lensa kolimasi, kelompok lensa fokus, dan jendela pelindung. Elemen fokus utama di dalam perangkat ini paling umum terbuat dari Silika Gabungan karena sifat keseluruhannya yang sangat baik. Namun, penting untuk dipahami bahwa elemen ini bisa berupa satu lensa tunggal, doublet (dua lensa yang direkatkan bersama), atau bahkan lensa asferis, tergantung pada kinerja yang dibutuhkan. Oleh karena itu, hubungan antara "perangkat lensa laser serat" dan "elemen lensa" tertentu tidak bersifat tetap; melainkan solusi yang disesuaikan.

Fokus Aplikasi: Mengapa Lensa yang Tepat Menentukan Hasil Anda

Perbedaan panjang gelombang tidak hanya memengaruhi lensa; tetapi juga menentukan material apa saja yang dapat diproses secara efisien oleh laser.

• Laser CO2 dengan Lensa ZnSe: Panjang gelombang 10,6μm sangat baik diserap oleh material non-logam. Hal ini membuat laser CO2, yang dipasangkan dengan perakitan lensa yang tepat, menjadi pilihan unggul untuk memotong dan mengukir kayu, akrilik, plastik, tekstil, dan keramik.
• Laser Serat dengan Lensa Silika Terfusi: Panjang gelombang 1μm diserap jauh lebih efisien oleh logam. Hal ini menjadikan perakitan lensa laser serat sebagai inti dari fabrikasi logam modern. Ini adalah komponen utama yang memungkinkan pemotongan, pengelasan, dan penandaan baja, baja tahan karat, aluminium, kuningan, dan tembaga dengan kecepatan dan efisiensi energi yang tak tertandingi.

Apa Saja Perbedaan dalam Perawatan Optik CO2 dan Optik Serat

Karena sifat unik laser inframerah dekat 1064nm, kualitas berkas dasarnya, dan desainnya yang ringkas, pemotongan laser serat telah menunjukkan keunggulan signifikan dalam efisiensi proses, ketepatan, dan efektivitas biaya. Terutama cocok untuk aplikasi fabrikasi logam, sistem laser serat dalam beberapa tahun terakhir dengan cepat merebut pangsa pasar dari mesin pemotong laser CO2. Dibandingkan dengan laser CO2, laser serat memerlukan biaya perawatan yang lebih rendah untuk komponen optik utamanya dan lebih mudah diganti. Produsen terus mengoptimalkan desain kepala pemotong, memungkinkan pengguna mengganti suku cadang secara tepat waktu tanpa merusak komponen internal. Sebagai contoh, laci lensa fokus dan laci lensa kolimasi laci lensa fokus dan laci lensa kolimasi memungkinkan pengguna melakukan penggantian dalam lingkungan yang bersih tanpa memerlukan bantuan profesional. Namun, karena struktur internal laser CO2 yang kompleks, penggantian semua komponen optik harus dilakukan oleh tenaga profesional di lokasi, yang tidak murah.