nouvelles de l'entreprise Lentilles optiques : un examen approfondi des types et des fonctions

Lentilles optiques : une analyse approfondie des types et des fonctions

Le nom même de « lentille » révèle sa nature de transmission de la lumière. Les lentilles sont principalement fabriquées à partir de matériaux transparents. Bien que ces matériaux puissent être opaques à la lumière visible, ils permettent à la lumière de longueurs d'onde spécifiques de passer à travers. Par conséquent, une lentille peut être considérée comme un dispositif de transmission de la lumière pour des longueurs d'onde spécifiques. Par exemple, la lentille de champ CO2 courante est fabriquée en arséniure de gallium (GaAs), qui est opaque à l'œil humain mais agit comme une lentille pour la lumière laser CO2.

Ensuite, nous allons approfondir les différents types et fonctions des lentilles. La fonction principale d'une lentille réside dans sa réfraction de la lumière, permettant la focalisation de la lumière parallèle et la collimation des sources lumineuses ponctuelles. Les lentilles se présentent sous différentes formes, notamment les lentilles convexes et concaves. Les lentilles convexes se caractérisent par le fait d'être plus épaisses au centre et plus minces sur les bords, et sont divisées en types concavo-convexes, plan-convexes et biconvexes. Les lentilles concaves sont le contraire, étant plus minces au centre et plus épaisses sur les bords, y compris les types biconcaves, plan-concaves et convexo-concaves. Il est important de noter que la classification des lentilles convexo-concaves peut changer en fonction du degré de leur courbure.

Dans l'industrie du laser, nous rencontrons fréquemment différents types de lentilles, telles que les lentilles de focalisation, les lentilles de collimation et les expanseurs de faisceau.

Lentilles de focalisation

Une lentille de focalisation est une lentille qui focalise un faisceau parallèle en une source lumineuse ponctuelle et est largement utilisée. De plus, il existe des lentilles de focalisation spéciales, telles que les lentilles asphériques ou achromatiques, pour répondre à des besoins d'application spécifiques.

• 1. Lentilles de focalisation asphériques : Ce sont des lentilles utilisées pour éliminer l'aberration sphérique, y compris les lentilles de focalisation asphériques combinées et les lentilles asphériques simples. L'aberration sphérique fait référence à la focalisation inégale de la lumière due à la forme sphérique d'une lentille ; c'est-à-dire que les rayons lumineux proches du centre de la lentille se focalisent en un point différent de celui des rayons sur les bords. Cela empêche l'ensemble du faisceau de se concentrer en un seul point, le répartissant plutôt sur une plus longue distance, ce qui affecte la qualité de la coupe. Pour résoudre ce problème, on peut utiliser des lentilles de focalisation composées de deux ou trois éléments de lentille combinés pour corriger l'aberration sphérique, ou utiliser des lentilles asphériques simples. Parmi celles-ci, la lentille asphérique simple est le meilleur choix, mais elle est plus chère. Ces lentilles asphériques combinées et les lentilles asphériques simples étaient courantes à l'époque des découpeurs YAG, mais leur utilisation a progressivement diminué avec la popularité des lasers à fibre.

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• 2. Lentilles de focalisation à élément unique : Ce terme est utilisé par rapport aux lentilles de focalisation asphériques combinées. Une lentille à élément unique est constituée d'un seul morceau de lentille et a une structure simple. Cependant, comme elle ne peut corriger qu'une partie de l'aberration sphérique, son efficacité peut ne pas correspondre à celle des lentilles de focalisation combinées à plusieurs éléments. Dans le contexte de l'adoption croissante des lasers à fibre, l'utilisation de lentilles de focalisation à élément unique a progressivement diminué, mais elles maintiennent toujours une certaine demande du marché.

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• 3. Caractéristiques d'aberration sphérique des lentilles à élément unique et comparaison avec les lentilles asphériques combinées: Les lentilles de focalisation à élément unique, principalement composées d'un seul morceau de lentille, ont une structure simple mais ne peuvent corriger qu'une partie de l'aberration sphérique, ce qui peut rendre leurs performances légèrement inférieures à celles des lentilles de focalisation combinées à plusieurs éléments. Cependant, elles maintiennent toujours une certaine demande du marché dans le contexte de la tendance à l'adoption croissante des lasers à fibre. D'un autre côté, les lentilles asphériques combinées corrigent l'aberration sphérique en combinant intelligemment des éléments de lentille positifs et négatifs. Plus précisément, lorsqu'une lentille positive est combinée à une lentille négative, et que la valeur d'aberration sphérique positive de la lentille positive compense exactement la valeur d'aberration sphérique négative de la lentille négative, cette combinaison de lentilles peut éliminer efficacement l'aberration sphérique. C'est le principe de fonctionnement unique des lentilles asphériques combinées.

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• 4.Lentilles achromatiques: En raison des effets de réfraction différents des matériaux de lentille sur la lumière de différentes longueurs d'onde, l'aberration chromatique peut être rencontrée dans les applications pratiques. Par exemple, lors de l'alignement de la vision coaxiale dans les machines de marquage ou de soudage laser à fibre, si une lentille standard est utilisée, vous constaterez peut-être que lorsque le champ de vision CCD est clair, le résultat de la coupe ou du soudage n'est pas idéal, ce qui nécessite un réglage fin de la position focale pour obtenir un traitement satisfaisant. Cependant, tout en ajustant la mise au point pour obtenir le meilleur résultat de traitement, le champ de vision redevient flou. Cela est principalement causé par l'aberration chromatique. Plus précisément, les lentilles convexes ont une capacité de réfraction plus forte pour les longueurs d'onde plus courtes et une capacité plus faible pour les longueurs d'onde plus longues ; les lentilles concaves (négatives) sont le contraire, ayant une capacité de divergence plus forte pour les longueurs d'onde plus courtes et une capacité plus faible pour les longueurs d'onde plus longues. Sur la base de cette compréhension, des systèmes de lentilles composés de lentilles convexes et concaves peuvent être conçus pour éliminer les effets de l'aberration chromatique. Il convient toutefois de noter qu'en raison de la demande relativement plus faible de lentilles achromatiques, leur prix est généralement plus élevé.

Lentilles de collimation : principe et fonction

Une lentille de collimation, comme son nom l'indique, est une lentille qui transforme une source lumineuse ponctuelle en un faisceau parallèle. Son principe de fonctionnement est exactement l'inverse de celui d'une lentille de focalisation. Lorsqu'une source lumineuse ponctuelle est placée à une distance focale d'une lentille de focalisation, un faisceau parallèle se forme de l'autre côté de la lentille. Ce processus de conversion est la fonction fondamentale de la lentille de collimation.

Lentilles de collimation à fibre : application et réglage

Les lentilles de collimation à fibre jouent un rôle clé dans des applications telles que les têtes de coupe à fibre et les têtes de soudage à fibre. Si certaines applications nécessitent l'élimination de l'aberration sphérique ou chromatique, des lentilles de collimation de faisceau combinées peuvent être utilisées pour répondre à ce besoin.

Expanseurs de faisceau

De plus, les expanseurs de faisceau sont des composants optiques courants dont la fonction est d'amplifier le faisceau. Bien que les lentilles de collimation et les expanseurs de faisceau émettent des faisceaux parallèles, leurs principes de fonctionnement et leurs structures diffèrent. Une lentille de collimation prend une source ponctuelle en entrée et émet un faisceau parallèle, et la source ponctuelle doit être placée à une distance focale de la lentille. Un expanseur de faisceau, cependant, prend un faisceau parallèle en entrée et émet un faisceau parallèle en sortie, se contentant d'amplifier le faisceau parallèle, et la position de la source a peu d'influence sur lui. Pour des conceptions et des applications spécifiques des expanseurs de faisceau, vous pouvez consulter mes autres articles pour une compréhension plus approfondie.

Lentilles génératrices de lignes : application

La fonction d'une lentille génératrice de lignes est de transformer un faisceau parallèle en une ligne de lumière plus longue, ce qui l'amène à se propager en forme d'éventail. Ce type de lentille a une valeur d'application potentielle dans la détection de la planéité des produits. En allumant la lumière et en scannant le produit, toutes les parties surélevées ou encastrées bloqueront la lumière, révélant ainsi la planéité du produit.

Lentilles de collimation de lumière linéaire : application

La lentille de collimation de lumière linéaire est conçue pour collimater avec précision un faisceau parallèle en une lumière parallèle linéaire. Ce processus implique l'utilisation d'une lentille concave cylindrique pour faire diverger la lumière parallèle, puis d'une lentille convexe cylindrique dont le point focal coïncide avec le point focal virtuel de la lentille concave, collimatant ainsi le faisceau. De plus, ce type de lentille de collimation de lumière linéaire peut également être utilisé pour détecter la planéité de la surface, bien que son application spécifique puisse varier en fonction de la situation.

Plaques en coin : application

Une plaque en coin est une lentille avec un angle entre ses surfaces avant et arrière, ce qui signifie qu'elles ne sont pas parallèles. Lorsqu'un laser traverse une telle lentille, le faisceau est dévié d'un certain angle. Cette caractéristique est utilisée dans les têtes de soudage oscillantes. Lorsque la plaque en coin tourne, le faisceau laser dévié tourne également, traçant un motif circulaire, formant ainsi un point en forme d'anneau. En combinant deux plaques en coin, le diamètre de cet anneau peut être ajusté. La taille du diamètre dépend des angles de déviation relatifs des deux plaques.