ビームデリバリー CO2レーザー用 ULO Optics


ULO Opticsは1982年に設立されたビーム伝送ソリューションの設計と製造において40年の経験を持つ、イギリスのメーカーです。
CO2やサーマルイメージングアプリケーション用のカスタム光学部品の他に、自社開発のCO2スキャンニングレンズは現在でも業界標準として広く使用されています。

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CO2レーザー用ビームデリバリー用の構成部品をご紹介します。


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ネジ式インサート

ネジ式インサート


COMPACTシリーズの様々なパーツを結合するために使用されるステンレススチール製のスレッドインサートです。
M29×1mmのスレッドで内径は19mmです。
両端にはスロットがあり、テコの力を使って止め具に締め付けたり、また元に戻したりすることができます。

ビームパイプ

ビームパイプ


ビームパイプはレーザービームを遮蔽する役割を果たし、誤ってビームを遮断することがないようにします。
特にCO2ビームのような目に見えないレーザービームは安全衛生上の理由から、体の一部で遮光することはできません。
ビームパイプはビーム伝送システムの各パーツをつなぐ役割も果たしており、より強固な構造になっています。
さらに3つ目の理由として、パージ雰囲気を少し陽圧にすることです。
ビーム経路に埃が入らないようにし、また吸収ガスの影響からビームを安定させるのに役立ちます。

標準的な長さ:30mm、50mm、100mm、300mm

ネジ穴を使用することで、より長いビームパイプが製造可能です。
エクステンダーパイプを使用することで変則的な長さも製造可能です。
30mmはパージノズル(C-BPP30)付きでも供給可能です。

内径:19mm

他の部品との接続はスレッドインサートで行います。

ビームエキスパンダー(C-BEシリーズ)

ビームエキスパンダー(C-BEシリーズ)



CO2mpactビームエキスパンダーはULO Optics社のBSL12シリーズと光学的に同一です(BSLは現在、段階的に縮小されています)。
違いはCO2mpactバージョンはわずかに長いボディを持ち、出力端にネジの挿入ができるように改良されていることです。
入力側にはネジが内蔵されています。
フォーカス機構はスライド&ロック式で、ビーム波面半径を調整することができます。
工場出荷時には中心位置は無限遠に設定されています。
しかし、実際に必要な設定は、実験によって決定されます。

ハウジングに収納可能な最低倍率は1.3倍、最高倍率は7.0倍です。
7倍から12倍まではさらに長いハウジングで対応可能です。

ビームリデューサー

ビームエキスパンダーをビームリデューサーとして逆に使用したい場合、原理的には使用可能ですが、いくつかの注意点があります。

  1. 出力のパワー密度は倍率mの2乗で増加。(mはビーム・エキスパンダーの倍率)
  2. ビームの遠方への拡がり角とビームの角度誤差は倍率mに比例して大きくなります。
  3. 集束がより重要になります。

範囲は無限遠から-1000/m2ミリメートルまで、およそ+1000/m2となります。
したがって、ある程度短い焦点距離も可能です。
ビームリデューサーをセットアップする際、フォーカシングが正しく設定されるまで、ビーム下方に他の光学機器を置かないことをお勧めします。
これは集光されたビームが誤って他の光学部品に照射されることによる損傷を防ぐためです。

手動アッテネーター(C2-MAシリーズ)

手動アッテネーター(C2-MAシリーズ)

ULO Optics社のCO2mpact手動アッテネーターはレーザから出力されるパワーを外部で変化させることが可能です。
多くのレーザーはフルパワーのオン・オフで出力パワーを変化させるだけですが、材料によっては必要な細かいレベルの制御ができない場合があります。
この装置では透過ビームを約6%から100%の範囲で無段階に制御することができます。
オプションの手動アッテネーターと強化(enhanced)コーティングされたブリュースタープレートにより、最小0.04%から最大98%までの透過率を得ることができます。


仕様

寸法 図面参照
有効径 38mm
定格電力 ≦1kW
冷却 水冷式、6/4コネクター
構造 アルミニウム合金、黒アルマイト
フィッティング M50x1.0、メス、両端
透過率 6% ~100%、0.04%~98%
光学系 レーザーグレードZnSeブリュースタープレート
コーティング 強化コーティング(-E)



反射アイソレーター

反射アイソレーター

アッテネーターと同じように光学的に機能しますが、回転可能な内部バレルはありません。
ユニットは直線偏光ビーム内に配置され、伝送を最大化するために本体を回転させ、所定の位置にロックします。
出射ビームは反射アイソレータの後で円偏光に変換する必要があります。
ターゲットの反射パワーは円偏光板を再び通過し、直線偏光に変換されます。
ただし、後方ビームは出射ビームに対して垂直に偏光されるため、反射アイソレータによってダンプされます。
ほとんどの場合、100W 以上の水冷が推奨されます。


仕様

寸法 図面を参照
有効径 38mm
定格電力 ≦1kW
冷却 水冷式、6/4コネクター
構造 アルミニウム合金、黒アルマイト
フィッティング M50x1.0、メス、両端
光学系 レーザーグレードZnSeブリュースタープレート

反射アイソレーター

コーナーミラー


C-CMコーナーミラーブロックはSupermaxコーティングを施した直径25.4mm(1インチ)または25mmのシリコンミラーを使用しています。
また、λ/4位相リターダを使用することもできます。
ミラーはリングに取り付けられており、カバープレートの2つの穴からチップとチルトの調節が可能になっています。
カバープレートには円錐形のスプリングがあり、ミラーの背面に当たって、ある程度の拘束力を与えています。

ミラーブロックは数分角のアライメントで供給されるので、あまり調整する必要はありません。
実際に大きな調整が必要な場合は(約±2°可能)、入射ビームのアライメントを確認し、前の部品が正しいかどうかを確認します。
ミラーはアライメントに影響を与えることなく交換することができます。
そのためにはカバープレートを固定している2本のネジを外し、バネと一緒に取り外します。
ミラーの端を引っ張って取り外します(または、ミラーの裏面にテープを貼り付けて使用します)。
新しいミラーに交換し、バネを取り付けた状態でカバープレートをねじ込みます。
バネの大きなコイルはカバープレート内の凹部にはまるので注意してください。
ミラーブロックは、スレッドインサートまたは格納式マウントに対応しています。
入力側に後者のマウントを使用すると、ミラーブロックを任意の角度に方位角調整することができます(コーナーミラーブロックにフェイズリターダーがある場合に有効です)。
C-CMの有効径は16.4mmです。

位相リターダー

位相リターダー

4つのミラーブロックとペリスコープを組み合わせることで、ビームインとビームアウトが一直線になるインラインユニットを作ることができます。
1つ目のミラーブロックに1/4波長位相リターダー、残りの3つに通常のゼロフェーズミラーを配置すれば、インライン円偏光ユニットが完成します。
C-CM-PR4は入射する直線偏光ビームに対して正しい方向(S面およびP面に対して45°)に設置する必要があります。
通常、偏光面は垂直または水平であるため、ユニット自体も45°傾いていることになります。

ビームスプリッター

ビームスプリッター

C-BSは直径25.4mm(1インチ)×厚さ3.0mmの光学部品を45°の入射角で固定するアライメント・ビームスプリッター・ユニットです。
コーティングの反射率や偏光タイプは任意に選択することができます。
ビームスプリッターの有効口径は 16.4mm で、透過ビーム口径は入力に対して 1.5mm オフセットされており、ビームが厚さ 3mmのZnSe光学素子を通過する際に横方向に変位できるようになっています。

フォーカスアジャスター

フォーカスアジャスター

レンズとノズルのアセンブリのマニュアルフォーカスデバイスとして使用するための調整部品です。
ノッチリングを回すと目盛りの刻まれたチューブが1回転あたり1mmずつ上下します。
外筒には0.1mm刻みの目盛りが刻まれています。
10-5-0-5-10と1mm刻みで刻まれており、合計20mmの可動があります。
ピント合わせを固定するためのロックノブを装備しています。
ロックノブに対して90°のピンが溝に入っており、回転を防止しています。
このため、レンズの芯ずれによるビームのふらつきを防ぐことができます。
フォーカシングユニットの両端にはネジ穴があり、ネジ式インサートが使用できます。

シャッターヘッドユニット

シャッターヘッドユニット

シャッターヘッドはロータリー ソレノイドを使用して、Supermaxコーティングされたシリコンミラーをビームの内外にフリップします。

シャッターを閉じた状態ではビームは水冷式のビームダンプに反射されます。
開いている時はビームはユニットをまっすぐ通過します。
開放時はソレノイドが電気的に作動している状態です。
そのため、万が一電源が落ちてもシャッターが閉まります(バネで閉まります)。
シャッターヘッドにあるLEDは開状態を赤、閉状態を緑で表示します。
開閉位置は光反射型スイッチで検出します。

電源は9ピンDプラグコネクターから供給され、開閉状態もこのコネクターからモニターできます。
オプションのレーザーシャッターコントローラーLSC01は、電源供給とシャッターの状態監視を行います。

シャッターは安全シャッターであり、短時間の露光用ではありません。
LSC01を使用した典型的な開閉時間はそれぞれ30msecと60msecと測定されています(どちらのリミット スイッチもミラーを「見る」時間によって定義されます)。
ソレノイドの制限により、これらの時間を等しくすることはできないことにご注意ください。
有効径は19mmです。

ビームダンプはコネクタ(6/4 M6)を介して水冷されています。
水温がΔT℃上昇し、レーザー出力Pワットの場合、水流量は0.014P/ΔTリットル/分となります。
例えば水温上昇10℃、500Wの場合、0.7リットル/分となります。

シャッターヘッドにはビームパイプに取り付けるための開閉式スクリューリングが付 属しています。
シャッターを取り付ける前に、ビームがビームパイプの中心にあることを確認し てください。
また、入力側と出力側があることに注意してください。
間違った側からビームを送ると、ミラーマウントの後部に当たってしまいます。

シャッターはどの向きでも動作します。

センタリングセル

センタリングセル

センタリングセルには入力用と出力用の2つの「ねじ込み式」接続部が両側にあります。
本体側の3本のネジを調整することで一方を他方に対して横方向に調整することができ、出力をビームに正確に合わせることも、意図的にオフセットをかけることも可能です。

片側のネジを緩めてから反対側のネジを内側にねじ込む必要があります。
調整が完了したら3本のネジをすべて締めてください。

レンズノズル

レンズノズル

レンズとノズルのアセンブリは38mm、63mm、100mmの3種類の標準レンズの焦点距離に対応しています。
レンズはノズル部にネジ止めされた別のセルに装着されています。
C-LN100はC-LN63にエクステンションピースを加えたもので、上図のようになります。
レンズアセンブリ内の有効径は17.5mmです。

銅製ノズルはレンズからの距離を調整しながらキャップを緩めて取り外し (正しいスタンドオフ、+/-3mm にするため)、ロックリングを緩めてネジ付きチューブをねじ込むか、引き抜きます。
次にロックリングを締めます。

ガスノズル入口からガスパージをノズルを通して行うことができます。
標準レンズでは最大5barの圧力まで可能です。
インレットには6/4チューブが必要です。

クロスワイヤー


レーザービームの位置合わせができる便利なアイテムです。
一対の銅線が付いたスレッドインサートなので、部品と部品の間の任意の場所にねじ込んで、ビームの中心を確認することができます。
ビームが整列したら通常のスレッドインサートに交換します。
カードに素早くビームを焼き付けるか、モードプレートでビームを見ると、ワイヤーのシルエットが表示されます。

シルエットの十字がビームの中心に来るまで調整します。
レーザーからワークピースに向かって、様々な場所でアライメントを確認する必要があります。
oddモードパターンの場合はビームがパイプの内側で反射しているか、どこかでクリップされていることを示している可能性があります。

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