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ビームエキスパンダ

 ビームエキスパンダとはレーザーのビーム径を平行に拡げるために使う光学製品です。基本的には2枚のレンズから成り、入射側のレンズでビームを拡げ、出射側のレンズで広がったビームを平行にします(コリメート)。

 市販されているビームエキスパンダにはビーム径を2倍とか3倍とか決まったサイズに拡げるための固定タイプと、入射側のレンズと出射側のレンズの距離を調整することで2倍~10倍とかにビーム径のサイズを自由に変えられる可変タイプ(ズームエキスパンダとも言われます)があります。下の写真の左側が固定タイプ、右側が可変タイプになります。

ビームエキスパンダ

 価格は固定タイプの方が安く、可変タイプは比較的高価になります。そのため、拡げるビーム径が決定している量産などに使う場合は固定タイプを、どれくらいビーム径を拡げたらいいのか分からない研究・開発に使う場合は可変タイプを使うと良いと思います。

 ビームエキスパンダの用途としては、ビームを拡げてレーザーを照射する面積を増やしたい場合と、集光スポット径を絞る場合に用いられます。目的としては後者の方が多いと思います。

 集光スポット径は、集光レンズの焦点距離が一定の時、入射ビーム径に反比例する、つまり入射ビーム径が広いほど集光スポット径は小さくなります。例えば入射ビーム径が2mm、集光スポット径が100μmの場合、入射ビーム径を倍の4mmにエキスパンドすると集光スポット径は理論上50μmになります。集光スポット径が半分になるということは集光面積は4分の1になるということなので、小さい面積に高エネルギーを集めることができます。結果、切れ味の鋭い、熱影響の少ない加工ができることになります。その反面焦点深度(ピントが合う上下幅)が短くなるので、焦点を合わせるのがシビアになります。

テーマ : ものづくり
ジャンル : ビジネス


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