تصميم عدسة F-θ لآلات الوسم بالليزر من النوع CO₂ ذات التنسيق الكبير

​

‏نظرة عامة وتطبيقات تكنولوجيا الوسم بالليزر

لقد حلّت بشكل أساسي محل طرق الوسم التقليدية مثل الوسم الهوائي. ويُستخدم الوسم بالليزر على نطاق واسع في العديد من المجالات بما في ذلك صناعة الإلكترونيات الدقيقة، وتصنيع السيارات، والفضاء الجوي، والمنسوجات، والفنون. ويعتمد هذا النوع من الوسم على شعاع ليزر كثيف الطاقة يُطبّق على الهدف، مما يُحدث تغييرات فيزيائية أو كيميائية في المادة، وبالتالي إنشاء أنماط ونصوص عشوائية ذات تجانس ممتاز على سطح القطعة - وهذا ما يُعرف بوسم الليزر.

أهمية عدسات f-theta وقيود المنتجات الموجودة

عدسة f-theta هي عنصر أساسي في آلات الوسم بالليزر، ويؤثر أداؤها بشكل مباشر على جودة عملية الوسم. حاليًا، هناك العديد من الشركات داخل وخارج البلاد التي تعمل في مجال البحث والتطوير لعدسات f-theta. على سبيل المثال، شركة Rodenstock GmbH وشركة Linos GmbH في ألمانيا، وشركة Singapore Wavelength Pte. Ltd. في سنغافورة، وقسم معالجة الضوء في معهد البصريات والإلكترونيات التابع لأكاديمية الصين للعلوم والتقنيات (CASIOE)، قد طورت جميعها سلسلة من المنتجات الخاصة بها. ومع ذلك، عندما تصل مساحة العمل لعدسات f-theta لديهم إلى 300×300 ملم، تميل هياكلها إلى التعقيد نسبيًا أو تصبح العدسة نفسها سميكة إلى حد كبير. نظرًا ليزر CO₂ لأنها تطلق ضوءًا تحت الأحمر بطول موجي 10.6 ميكرومتر، والمواد المستخدمة في الأشعة تحت الحمراء نسبيًا مكلفة، من الضروري إعادة تصميم عدسة f-theta ذات بنية بسيطة ومساحة عمل كبيرة.

مبدأ عمل أجهزة العلامات الليزرية

مبدأ عمل آلة الوسم بالليزر هو كما يلي: يمر الليزر الحادث أولاً عبر نظام مسح، ثم يتم تركيز الحزمة الخارجة من نظام المسح على مستوى البؤرة من خلال نظام بصري، مما يتيح تحقيق الوسم بالليزر.

التصميم والخصائص العددية للعدسة المركبة من عدستين من نوع f-theta

تم تصميم عدسة f-theta المكونة من عدستين. وفي ظل تكثيف البساطة البنائية ورقابة العدسة، تم زيادة مساحة المسح. تقع البقع الضوئية المتوسطة للنظام عند مجال رؤية صفري، ومجال رؤية 0.7، ومجال الرؤية الكامل، جميعها داخل الأقراص الهوائية المقابلة. إن منحنى دالة انتقال التعديل (MTF) للنظام قريب من الحد الحيودي، وهو ما يلبي متطلبات آلات الوسم بالليزر CO₂ لعدسات f-theta. تُظهر نتائج التصميم أنه مع تبسيط الهيكل وتقليل التكاليف، فإن هذا النظام العدسي f-theta يحقق مساحة عمل كبيرة، إلى جانب أداء متميز في تسوية المجال يتميز بقدرة جيدة على التركيز وتشويه ضئيل.

​