レーザーとそのソリューションの3つの主要なアプリケーションにおける熱レンズ効果の影響

産業用加工におけるファイバーレーザーの適用範囲が拡大し続けるにつれて、高出力ファイバーレーザーの需要も高まっています。 高出力レーザーアプリケーションでは、熱レンズ効果など、レーザー処理の安定性に影響を与える一連の新しい問題が発生します。

1.熱レンズ効果とは何ですか

光学部品の品質の悪さ、汚れ、損傷などにより、レーザーの吸収率が高くなります。光学部品にレーザービームを長時間照射すると、温度が上昇して熱変形が発生します。回転すると、透過型光学部品の屈折率と屈折率が発生し、反射型光学素子の反射方向が変化します。熱レンズ効果は、レーザー焦点（ビームウエスト）の位置を変更し、それによってアプリケーション効果に影響を与えます。
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透過型光学素子は、レーザー光の吸収率が高く、温度上昇が大きいため、熱レンズ効果がより顕著になります。次のステップは、さまざまなレーザーアプリケーション機器で熱レンズの問題が発生しやすい光学部品を分析することです。



2.レーザーアプリケーションにおける熱レンズ効果の影響

高反射材料の出力と処理が高ければ高いほど、光学素子の熱膨張は速くなり、熱レンズはより明白になります。熱レンズ効果が発生すると、光学素子の熱膨張は増加します。フォーカシング能力、フォーカススポットのサイズが小さくなり、焦点距離と焦点深度が短くなります。現象。

これらの現象が発生すると、最終的にはレーザー加工が不安定になり、レーザー加工効果に影響を及ぼします。



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マーキングへの影響
10000mw緑色レーザー 
（1）アルミナの黒化：熱レンズ効果が発生すると、焦点距離が短くなり、材料の表面エネルギー密度が低下し、アルミナを黒くすることができなくなります。深刻な場合、中心とエッジの効果の黒さは一貫していません。 。



（2）メタルディープカービング：メタルディープカービングは、一般的に焦点距離（焦点深度）の短いフィールドレンズを使用します。高倍率のディープカービングでは、熱レンズ効果により、材料のエネルギー密度が急激に低下し、深く穴をあけることに失敗する金属。光学素子の中心が端よりも広がっているため、中心が浅く、周囲が深くなっています（深さが一定ではありません）。



（3）薄切り切断：異なる材料によると、パルスファイバーレーザー切断スライスは通常、単一の低速または複数の高速の2つの方法を採用しています。熱膨張と冷却収縮は短時間（<1S）で発生する可能性があるため、切断時に開始位置を切断でき、他の位置を材料を切断することはできません。



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溶接への影響

（1）金属フレークのスポット溶接：金属フレークの高出力ファイバーレーザースポット溶接では、熱レンズ効果によりはんだ接合部のサイズが不均一になり、溶接が固くならず、引き抜き力が不十分になります。

（2）連続金属溶接：切断に比べて、連続軽溶接の方が反射率が高くなります。高倍率溶接では、熱レンズ効果により、溶接の前部が正常になり、溶接深さの後部が浅くなるか、完全に不完全になります。アルミニウムと銅の高反射材料を溶接すると、熱レンズ効果がより明白になります。



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切削への影響

（1）ステンレス鋼の切断：ステンレス鋼を切断する場合、熱レンズ効果により、切断面の一貫性が失われ、ドロスが増加し、さらには連続的な切断の問題が発生します。

（2）炭素鋼の切断：炭素鋼が切断しているとき、熱レンズ効果は底部でますます多くのスラグと連続的な切断の問題を引き起こします。