레이저 가공 광학 시스템 솔루션

레이저 가공 광학 시스템 솔루션
결정레이저 가공광학 시스템 솔루션은 특정 적용 시나리오에 따라 달라집니다. 시나리오가 다르면 광학 시스템에 대한 솔루션도 달라집니다. 특정 적용 분야에 대해서는 구체적인 분석이 필요합니다. 그림 1은 광학 시스템을 보여줍니다.

사고 과정은 다음과 같습니다: 구체적인 과정 목표 설정 –원자 램프특성 – 광학 시스템 설계 – 최종 목표 실현. 다음은 몇 가지 다양한 응용 분야입니다.
1. 정밀 미세 가공 분야(마킹, 에칭, 드릴링, 정밀 절단 등) 정밀 미세 가공 분야의 대표적인 공정은 금속, 세라믹, 유리 등의 재료에 대한 미세 가공입니다. 예를 들어 휴대폰 로고 마킹, 의료용 스텐트, 가스 연료 분사 노즐용 미세 구멍 가공 등이 있습니다. 이러한 가공 공정의 핵심 요구 사항은 다음과 같습니다. 첫째, 극도로 작은 집광 광점, 극도로 높은 에너지 밀도, 둘째, 최소한의 열 영향 영역 등을 충족해야 합니다. 이러한 응용 분야 및 요구 사항을 충족하기 위해 적절한 소자를 선택하고 설계해야 합니다.레이저 광원그리고 다른 구성 요소들이 실행됩니다.
a. 레이저 선택: 자외선/녹색 고체 레이저(나노초) 또는 초고속 레이저(피코초, 펨토초)를 선호하는 주된 이유는 두 가지입니다. 첫째, 파장이 집속 광점 크기에 비례하므로 일반적으로 짧은 파장을 선택합니다. 둘째, 피코초/펨토초 펄스는 "저온 가공" 특성을 가지며, 열 확산 전에 에너지가 가공을 완료하여 저온 가공이 가능합니다. 일반적으로 공간 광 출력을 갖는 레이저 광원을 선택하며, 빔 품질 계수 M2가 1.1 미만인 우수한 빔 품질을 갖습니다.
b. 빔 확장 시스템과 콜리메이션 시스템은 일반적으로 가변 배율 빔 확장 렌즈(2배~5배)를 사용하여 빔 직경을 최대한 확대하려고 합니다. 빔 직경은 초점 광점의 크기에 반비례하며, 일반적으로 갈릴레이식 빔 확장 구조가 사용됩니다.
c. 초점 시스템은 일반적으로 고성능 F-Theta 렌즈(스캐닝용) 또는 텔레센트릭 초점 렌즈를 사용합니다. 초점 거리는 초점이 맞춰진 광점의 크기에 비례하며, 일반적으로 초점 거리가 짧은 렌즈(예: f = 50mm, 100mm)가 사용됩니다. 그림 1에서 보는 바와 같이, 일반적으로 필드 렌즈는 다중 요소 렌즈군(렌즈 개수 3개 이상)을 사용하여 넓은 시야각, 큰 조리개, 낮은 수차를 구현할 수 있습니다. 여기에 사용되는 모든 광학 렌즈는 레이저의 손상 임계값을 고려해야 합니다.
d. 동축 모니터링 광학 시스템: 광학 시스템에는 일반적으로 정밀한 위치 지정 및 처리 과정의 실시간 모니터링을 위해 동축 비전(CMOS) 시스템이 통합됩니다.
2. 거시적 소재 가공 거시적 소재 가공의 대표적인 적용 시나리오는 자동차 판금 절단, 선박 선체 강판 용접, 배터리 하우징 외피 용접 등이 있습니다. 이러한 공정에는 고출력, 높은 침투력, 고효율 및 가공 안정성이 요구됩니다.
3. 레이저 적층 제조(3D 프린팅) 및 클래딩 레이저 적층 제조(3D 프린팅) 및 클래딩 응용 분야는 일반적으로 항공우주 복합 금속 프린팅, 엔진 블레이드 수리 등과 같은 일반적인 공정을 포함합니다.
핵심 구성 요소의 선정은 다음과 같습니다.
a. 레이저 선택: 일반적으로,고출력 광섬유 레이저일반적으로 500W를 초과하는 전력을 가진 제품들이 선택됩니다.
b. 빔 형성: 이 광학 시스템은 평탄한 상단의 빛을 출력해야 하므로 빔 형성이 핵심 기술이며, 회절 광학 소자를 사용하여 구현할 수 있습니다.
c. 초점 시스템: 미러와 동적 초점 조절은 3D 프린팅 분야의 기본 요건입니다. 동시에 스캐닝 렌즈는 가장자리와 중심부 처리의 일관성을 보장하기 위해 물체 측 텔레센트릭 설계를 사용해야 합니다.