Eine konkave Linse fungiert als primäre Expansionsmaschine. Sie wandelt einen schmalen, parallelen (kollimierten) Laserstrahl in einen divergierenden Lichtkegel um und vergrößert effektiv den Strahldurchmesser. Diese Expansion ist die entscheidende Voraussetzung, die es dem Laser ermöglicht, eine große Oberfläche abzudecken, bevor er mechanisch zu einem Rechteck geformt wird.
Die konkave Linse formt nicht die rechteckige Form selbst; vielmehr liefert sie die notwendige Strahldichte. Sie stellt sicher, dass das optische Feld groß genug ist, um eine rechteckige Apertur vollständig auszufüllen, was Fleckengrößen wie 24x32 mm am Behandlungsziel ermöglicht.
Die Mechanik der Strahlaufweitung
Erzeugung von Divergenz
Eine Standardlaserquelle emittiert typischerweise einen schmalen, kollimierten Strahl. Um eine große Fläche zu behandeln, muss dieser schmale Strahl aufgeweitet werden.
Eine konkave Linse fungiert als divergierendes Element. Wenn der Laser sie durchläuft, werden die Lichtstrahlen nach außen gebogen, wodurch sich die Fläche des Strahls nach vorne ausdehnt.
Erfüllung von Dimensionsanforderungen
Für Anwendungen wie die großflächige Haarentfernung ist der Zielpunkt oft signifikant, z. B. 24x32 mm.
Ohne die anfängliche Expansion durch die konkave Linse würde der Laser ein fokussierter Punkt oder ein kleiner Punkt bleiben. Die Linse stellt sicher, dass der Strahldurchmesser die Größe des Zielbereichs im spezifischen Arbeitsabstand überschreitet.
Die Partnerschaft mit Formgebungsblenden
Füllen des "Ausstechform"
Während die konkave Linse den Strahl erweitert, erweitert sie ihn typischerweise zu einem größeren Kreis oder Kegel. Sie erzeugt nicht von Natur aus gerade Kanten oder 90-Grad-Ecken.
Um einen rechteckigen Fleck zu erzielen, verwendet das System Formgebungsblenden stromabwärts von der Linse. Die konkave Linse stellt sicher, dass der Strahl breit genug ist, um diese Blende zu "überfüllen" oder vollständig abzudecken.
Definition der Kanten
Die Blende fungiert als Maske, die die äußeren Ränder des erweiterten kreisförmigen Strahls blockiert und nur den zentralen rechteckigen Teil durchlässt.
Diese Kombination ermöglicht es dem System, einen geometrisch präzisen Fleck zu liefern, der den Anforderungen des Behandlungsfensters entspricht.
Verständnis der Kompromisse
Intensität vs. Fläche
Die Erweiterung eines Strahls hat einen Preis in Bezug auf die Energiedichte (Fluenz).
Da die konkave Linse die Photonenergie über eine größere Fläche (Divergenz) verteilt, nimmt die Intensität des Lichts an jedem einzelnen Punkt ab. Das System muss über ausreichende Anfangsleistung verfügen, um sicherzustellen, dass der erweiterte Strahl für die Behandlung wirksam bleibt.
Präzision des Arbeitsabstands
Da eine konkave Linse einen divergierenden Strahl erzeugt, wächst die Fleckengröße mit zunehmendem Abstand von der Linse weiter an.
Das bedeutet, dass der Arbeitsabstand fest und kritisch ist. Wenn das Ziel zu nah oder zu weit vom optimalen Brennpunkt entfernt positioniert ist, stimmen die Strahldimensionen nicht mit der beabsichtigten Spezifikation von 24x32 mm überein.
Die richtige Wahl für Ihr Ziel treffen
Um ein optisches System für die großflächige Abdeckung zu optimieren, berücksichtigen Sie, wie die Linsenkrümmung mit Ihrem Zielabstand interagiert.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf maximaler Abdeckung liegt: Wählen Sie eine konkave Linse mit kürzerer Brennweite, um einen größeren Divergenzwinkel zu erzeugen, wodurch Sie größere Blenden in kürzeren Arbeitsabständen ausfüllen können.
- Wenn Ihr Hauptaugenmerk auf Leistungsdichte liegt: Minimieren Sie die Strahlaufweitung auf die kleinste notwendige Größe, um die Blende gerade so zu füllen, und verhindern Sie so verschwendete Photonenergie an den blockierten äußeren Rändern.
Die konkave Linse ist die grundlegende Komponente, die die Reichweite des Lasers skaliert und Hochgeschwindigkeitsbehandlungen auf großer Fläche physisch ermöglicht.
Zusammenfassungstabelle:
| Merkmal | Rolle der konkaven Linse | Auswirkung auf den Laserfleck |
|---|---|---|
| Strahldynamik | Wirkt als divergierendes Element | Wandelt schmale Strahlen in breite Kegel um |
| Fleckengröße | Erhöht den Strahldurchmesser | Stellt sicher, dass der Strahl Formgebungsblenden vollständig ausfüllt |
| Energiedichte | Verteilt Photonenergie | Verwaltet die Fluenz über größere Behandlungsflächen |
| Geometrie | Grundlegende Expansion | Ermöglicht präzise rechteckige Formgebung von 24x32 mm |
| Abstand | Feste Fokuseigenschaften | Bestimmt den optimalen Arbeitsabstand für die Wirksamkeit |
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Referenzen
- Marcel Isper, Matthew Boyd. Design and optimization of dual-spot size optical systems for medical lasers. DOI: 10.1109/honet.2017.8102208
Dieser Artikel basiert auch auf technischen Informationen von Belislaser Wissensdatenbank .
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