激光加工用光学系统

在激光加工中，激光器输出的激光经过导光系统、聚焦系统或匀光系统等光学系统，照射到被加工工件上，以满足加工的要求。根据加工的不同要求，选择相应的激光波长、输出功率、运转形式（连续或脉冲）、激光模式等，所需的激光元器件也不同。合理选择激光光学元件和光学系统是保证加工质量的重要因素。www.jgx*** www.xun***
1.激光光学元件
1)透射型光学元件
    激光雕刻切割机激光器的输出镜、聚焦系统的透镜、光路中的棱镜等均为透射型光学元件。用于透射型光学元件的材料应在工作波段有良好的透过率。在激光加工常用激光器中，co2激光器输出波长为10600nm的红外光，不能透过普通光学玻璃，一般情况输出功率也很高，因此，需要特殊的输出窗口和透射光学元件材料；NdsYAG激光器输出波长为1064nm的红外光，可以采用普通光学玻璃作为输出窗口和透射光学元件材料，采用多的材料是硅酸硼冕牌玻璃，其透光波段为0.4~1.4um，被广泛用来制作透镜、反射镜、棱镜等。
常用的C02激光透射材料有3种半导体材料：锗（Ge，对10600nm波长的折射率n=4)、砷化镓(GaAs,对10600nm波长的折射率n=3.277)、砸化锌（ZnSc，对10600nm波长的折射率M=2.4)。前两者对可见光不透明，后者对可见光的黄光和红光部分透明，用其制作输出窗口时，可用氦氖激光器的红光作为准直光来调光路。锗在超过35℃以上时吸收率和透过率将发生明显变化，这将严重影响到激光器的输出功率和稳定性，因此，锗材料只能用于小功率激光器，并且窗口还需水冷。砷化镓的热破坏温度高，适用于髙功率激光器。绝大多数材料的吸收率随温度的升高而增大。半导体材料对红外光的吸收主要是自由载流￥吸收，吸收随温度上升按指数规律增加。材料吸收红外光后产生热量，半导体内自由载流子受热产生运动又增加了对红外光的吸收，如此循环，当温度升到破坏阈值时，窗口或透镜等透射元件将产生热破坏。由于砸化锌不仅对可见光透射，而且吸收率低，因此，我国的高功率co2激光器多采用砸化锌制作窗口和聚焦透镜。
    也可以采用氯化钾(KC1)或氣化钠(NaCl)作为CO2激光的透射材料，它们属于碱金属类红外材料，吸收率很低，对10600nm波长的折射率为1.5，折射率温度系数为负值，由热畸变引起的热透镜效应很小，对可见光透明。但其线胀系数大，热导率小，机械强度低，易潮解。
无论是Nd:YAG激光采用普通冕牌光学玻璃作为输出窗口和透射光学元件材料，还是CO2激光采用锗、砷化嫁、砸化锌作为输出窗口和透射光学元件材料，材料本身的透过率均不能满足要求，必须在两个表面镀介质膜或金属膜。