Conception d'un objectif F-θ pour machines de marquage laser au CO₂ grand format

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Aperçu et applications de la technologie de marquage laser

Elle a pratiquement remplacé les méthodes de marquage traditionnelles telles que le marquage pneumatique. Le marquage laser est largement utilisé dans de nombreux domaines, notamment l'industrie de la microélectronique, la fabrication automobile, l'aérospatiale, le textile et l'art. Il utilise un faisceau laser à haute densité d'énergie qui agit sur la cible, provoquant des changements physiques ou chimiques dans le matériau, permettant ainsi de créer des motifs et des textes arbitraires avec une excellente consistance à la surface de la pièce - c'est ce qu'on appelle le marquage laser.

Importance des lentilles f-theta et limites des produits existants

L'objectif f-theta est un composant essentiel des machines de marquage laser, et ses performances influencent directement la qualité du processus de marquage. Actuellement, de nombreuses entreprises nationales et internationales sont spécialisées dans la recherche et le développement d'objectifs f-theta. Par exemple, l'entreprise allemande Rodenstock GmbH, Linos GmbH, la société Singapore Wavelength Pte. Ltd. de Singapour, ainsi que le département de traitement optique de l'Institut d'optique et d'électronique de l'Académie chinoise des sciences (CASIOE) ont tous développé leurs propres séries de produits. Toutefois, lorsque la zone de travail de leurs objectifs f-theta atteint 300 mm × 300 mm, leurs structures tendent à devenir relativement complexes ou les lentilles elles-mêmes deviennent assez épaisses. Depuis Lasers CO₂ émettent une lumière infrarouge dont la longueur d'onde est de 10,6 μm, et les matériaux infrarouges sont relativement coûteux, il est donc nécessaire de concevoir à nouveau un objectif f-theta possédant une structure simple et une grande zone de travail.

Principe de fonctionnement des machines de marquage laser

Le principe de fonctionnement d'une machine de marquage laser est le suivant : le laser incident traverse d'abord un système de balayage, et le faisceau sortant provenant de ce système de balayage est ensuite focalisé sur le plan focal à l'aide d'un système optique, permettant ainsi le marquage laser.

Schéma de conception et performances de l'objectif f-theta à deux lentilles

Un objectif f-theta à deux lentilles a été conçu. Dans les conditions visant à maximiser la simplicité de la structure et l'épaisseur réduite des lentilles, la zone de balayage a été augmentée. Les taches lumineuses moyennes du système, à champ nul, à 0,7 de champ et à champ plein, se situent toutes à l'intérieur des disques d'Airy correspondants. La courbe de la fonction de transfert de modulation (MTF) du système est proche de la limite de diffraction, ce qui satisfait aux exigences de Machines de marquage au laser CO₂ pour les lentilles f-theta. Les résultats de conception montrent que, tout en simplifiant la structure et en réduisant les coûts, ce système de lentilles f-theta permet d'obtenir une grande zone de travail, ainsi qu'une excellente performance d'image plate, caractérisée par une bonne capacité de focalisation et une faible distorsion.

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