Fiber ve CO2 lazer lensleri arasındaki farklar

Giriş: Lazer Sisteminizin Kalbi

Her yüksek hassasiyetli lazer kesme ve kaynak makinesinin merkezinde kritik bir bileşen yer alır: odaklama lensi takımı. Bu optik sistem, güçlü lazer ışınını alarak enerjisini inanılmaz derecede küçük ve yoğun bir noktada yoğunlaştırmaktan sorumludur ve bu da lazerin metali bu kadar hassasiyetle kesmesini veya kaynak yapmasını sağlar. Ancak tüm lazerler aynı değildir ve dolayısıyla lens montajları da aynı değildir. Fiber lazer lensi için farklı lazer kesim başlığı üreticilerinin optik yol ve yapı için farklı tasarımları vardır, hatta aynı çapa ve odak uzunluğuna sahip olsalar bile. CO2 odaklama lensi açısından ise şekil, çap, kenar kalınlığı, odak uzunluğu kullanıcıların satın almadan önce bilmesi gereken temel parametrelerdir.

Temel Farklılık: Her Şey Dalga Boyuyla Başlar

Bu iki lensi birbirinden ayıran en önemli faktör, çalışmak üzere tasarlandıkları lazer ışığının dalga boyudur. Mikron (μm) veya nanometre (nm) cinsinden ölçülen dalga boyu, ışığın maddeyle, özellikle lens malzemesiyle nasıl etkileşime girdiğini belirler.

• CO2 Lazerler: Bu lazerler, insan gözüne görünmeyen orta kızılötesi spektrumda olan 10,6 mikrometre (μm) uzunluğunda bir dalga boyunda çalışır.
• Fiber Lazerler: Buna karşılık, fiber lazerler genellikle yaklaşık 1,07 mikrometre (μm) veya 1064 nanometre (nm) civarında çok daha kısa bir dalga boyunda ışık üretir. Bu, yakın kızılötesi spektrumdadır.

Bunun önemi nedir? Bir kamp ateşiyle ısıyı odaklamak için cam bir pencere kullanmaya çalıştığınızı hayal edin. Cam, görünür ışığı geçirmesine rağmen ısıyı (uzun dalga kızılötesi) engelleyebilir. Benzer şekilde, bir ışık dalga boyuna karşı tamamen şeffaf olan malzemeler, başka bir dalga boyu için tamamen opak veya emici olabilir. Bu, fiber lazer lens montajının bir CO2 lazer sisteminde ve tam tersinin kullanılamamasının temel nedenidir.

Lens Malzemesi: Şeffaflık ve Güç Dayanımı İçin Anahtar

Farklı dalga boyları, lens montajı içindeki bireysel optik elemanların üretiminde kullanılması gereken malzemeleri doğrudan belirler. Bu seçim, maliyeti, dayanıklılığı ve özellikle yüksek güç koşullarında performansı etkiler.

• CO2 Lazer Lensleri: Bir CO2 lensi montajında optik elemanlar için altın standart malzeme Çinko Selenür (ZnSe)'dir. ZnSe, 10,6μm dalga boyunda son derece düşük bir soğurma oranına sahiptir ve lazer enerjisinin minimum kayıpla ve ısı üretmeden geçmesini sağlar. Almanya (Ge) ve Galyum Arsenik (GaAs) gibi diğer malzemeler de belirli yüksek güç veya özel uygulamalar için kullanılır. Bu malzemeler genellikle daha pahalıdır ve termal şoka karşı duyarlı olabilir.

Fiber Lazer Lensleri: Standart bir fiber lazer lensi montajında optik elemanlar için tercih edilen malzeme Füzyonlanmış Silika veya sentetik kuvarzdır. Füzyonlanmış Silika, 1μm dalga boyuna mükemmel şeffaflık, yüksek termal stabilite ve lensin ısınarak şekil değiştirmesi ve ışını odak dışına çıkarması olan termal lens etkisine karşı mükemmel direnç sunar. Aynı zamanda çok serttir ve kontaminasyona karşı dirençlidir, bu da onu endüstriyel ortamlar için dayanıklı hale getirir.

Optik Tasarım: Lens Montajı vs. Optik Elemanlar

Optik tasarımı anlamak, tam "lens montajı" ile bunun içindeki bireysel "optik elemanlar" arasında ayrım yapmayı gerektirir. Odaklama lensi bir sistemdir ve uygulanması tek bir optik eleman türüyle sınırlı değildir.

CO2 Lazer Optiği: Bir CO2 lazer odaklama montajı hem geçirgen (lens kullanarak) hem de yansıtmalı (ayna kullanarak) tasarımları kullanabilir. ZnSe lensler yaygın olsa da çok yüksek güç seviyelerinde (örneğin birkaç kilowatt düzeyinde), yansıtmalı odaklama aynaları tercih edilir. Bunlar genellikle bakır veya molibden'den yapılan parabolik aynalardır. Bu, bir "CO2 odaklama lens montajı"nın kesinlikle geçirgen bir lens elemanı içermemesinin tipik bir örneğidir; temel bileşeni yansıtmalı bir ayna olabilir.

Fiber Laser Optikleri: Modern bir fiber lazer kesme başlığı karmaşık bir optik sistemdir. Bu lens grubu genellikle birden fazla elemandan oluşur: bir kolimasyon lens grubu, bir odaklama lens grubu ve koruyucu bir pencere. Bu yapı içindeki temel odaklama elemanı, üstün genel özelliklerinden dolayı en yaygın olarak Füzyon Silika'dan üretilir. Ancak bu elemanın performans gereksinimine bağlı olarak tek bir lens, yapıştırılmış iki lens (doublet) veya hatta asferik bir lens olabileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle, "fiber lazer lens grubu" ile belirli bir "lens elemanı" arasındaki ilişki sabit değildir; bu, özel olarak uyarlanmış bir çözümdür.

Uygulama Odaklaması: Doğru Lens Neden Sonuçlarınızı Belirler?

Dalga boyu farkı sadece lensi etkilemez; lazerin hangi malzemeleri verimli şekilde işleyebileceğini belirler.

• ZnSe Lensli CO2 Lazerler: 10,6 μm dalga boyu, metal olmayan malzemeler tarafından mükemmel şekilde emilir. Bu nedenle CO2 lazerler, doğru lens setiyle birlikte kullanıldığında ahşap, akrilik, plastik, tekstil ve seramikleri kesmek ve gravür yapmak için üstün bir seçimdir.
• Eriyik Silika Lensli Fiber Lazerler: 1 μm dalga boyu, metaller tarafından çok daha verimli bir şekilde emilir. Bu nedenle fiber lazer lens seti, modern metal imalatının kalbidir. Çelik, paslanmaz çelik, alüminyum, pirinç ve bakırın eşsiz hız ve enerji verimliliğiyle kesilmesini, kaynaklanmasını ve işlenmesini sağlayan temel bileşendir.

CO2 Optikler ve Fiber Optiklerde Bakım Açısından Farklılıklar Nelerdir

1064nm yakın kızılötesi lazerlerin sahip olduğu benzersiz özellikler, temel ışın kalitesi ve kompakt tasarımı nedeniyle fiber lazer kesme, işleme verimliliği, hassasiyet ve maliyet etkinliği açısından önemli avantajlar sunmuştur. Özellikle metal imalat uygulamaları için uygun olan fiber lazer sistemleri, son yıllarda CO2 lazer kesme makinelerinden hızla pazar payı kazanmaktadır. CO2 lazerlere kıyasla fiber lazerler, temel optik bileşenleri bakım maliyetlerinin daha düşük olmasının yanı sıra değiştirilmesi de daha kolaydır. Üreticiler kesim başlıkları tasarımlarını sürekli olarak optimize ederek kullanıcıların iç bileşenlere zarar vermeden parçaları zamanında değiştirmesini mümkün hale getirmektedir. Örneğin, odaklama lens çekmecesi ve kolime lens çekmecesi odaklama lens çekmecesi ve kolime lens çekmecesi kullanıcıların profesyonel yardıma ihtiyaç duymadan temiz bir ortamda değişiklik yapmalarına olanak tanır. Ancak CO2 lazerin karmaşık iç yapısı nedeniyle tüm optik bileşenlerin değiştirilmesi, maliyetli olan profesyoneller tarafından sahada yapılmalıdır.