激光打标机中光路部分的几个关键零部件关系详解

激光器的出射光、扩束镜、振镜、场镜之间的关系，关于这四者之间的关系，很多人搞不清，包括一部分的设备公司工程师，我觉得我需要花一点时间把这些写出来了，这样大家问的时候，我直接把这篇文章发给大家即可。

激光器出射光x扩束镜的倍数≤振镜的光斑数≤场镜的入射光瞳

激光器出射光（Output beam diameter），这个应该好理解，就是从激光器输出的光斑有多大。这种光束一般是经过准直的光，注意我说的是准直的光，不是说平行光，很多人认为从激光器出来的光是平行光。我们常说激光器的出射光束是几毫米，比方说相干CO2的C30A激光器的出射光一般是1.8±0.2mm，脉冲光纤激光器出射光一般是7mm，这些就是说的激光器的出射光大小。而连续光纤激光器出来的光是点光源，是没有出射光斑大小的说法，就像我们平常见的白炽灯泡一样，是一个点光源，是没办法说出射光斑大小的。只有出来准直光的激光器我们才说激光器的出射光。或者大家看激光器的参数表里面，有一个参数叫输出光束直径（mm），或者叫：1/e²，都是说的这个参数。

扩束镜（beam expender），顾名思义，扩束镜的就是把激光光束扩大的一个光学器件。激光的束腰半径与发散角的乘积是一个定值。一束激光经过一个X倍的扩束镜，其束腰半径增大X倍，但是光束的发散角缩小为原来的1/X。有人问：发散角缩小有什么好处？告诉你，发散角小的激光光束，经过同样规格的聚焦镜，得到的聚焦点会更小。但是对于扩束镜的作用，很多客户了解不深，没有几个能说清楚的。我这里简单说一下：

    第一：使聚焦效果更好，得到更小的聚焦光斑。记住，倍数越大的扩束镜出来的光经聚焦镜聚焦的效果更好。

    第二：使能量均匀分散，使到达振镜镜片或者反射镜的能量密度降低，使振镜镜片或者45度反射镜片更耐用。

第三：放大光束，这个主要是体现在激光表演系统中，虽然我们在工业加工系统中，每次都放大光束，但是我们的目的不只是放大光束而是前两个目的，而激光表演系统中用扩束镜的目的就是放大光束。

在我们激光打标机中，扩束镜的作用主要是几个：1、压缩发散角，2、扩大光束，使进入场镜的入射光束变大（可以使聚焦光斑更细），3、使激光能更均匀分散进入振镜片，使振镜片更耐用。

振镜（galvanometer），说到底就是两个电流表+指针绑X\Y镜片，而我们说的振镜光斑数（10光斑  14光斑  20光斑等）就是说这个振镜片的面积能够反射多大的光束。振镜镜片越小，所能反射的光束就越小；振镜镜片越大，所能反射的光束就越大。但是我们要注意，振镜的镜片越大，那么振镜镜片的重量就越大，重量越大的东西运动的时候，惯性就越大，惯性越大必然导致我们振镜的速度就快不起来。为什么选大振镜片？是因为为了得到发散角更小的光束，就会使用大倍数扩束镜，而使用大倍数扩束镜，那么必然会出来大光束，大光束就一定要相应的振镜片来反射。也就是说，振镜光斑越小，速度越好快起来，振镜的光斑越大，速度必然慢一些，但是可以让入射光更大，可以起到让聚焦光斑更好的目的。总之记住一点：线条精细度和打标速度是一个矛盾体，我们只能根据需要去取舍，不能两者都求最好。

场镜（scan lens），说的简单点就是一个聚焦镜，说得复杂点就是在其焦距位置一个规定的平面内的每个点都是聚焦点的透镜，当然这个说法不严谨，但是基本就是这个意思。场镜有一个参数，叫入射光瞳（Full Beam Diameter） ，也叫入瞳。对于入瞳，我们要求场镜的入瞳≥振镜的光斑，如果场镜入瞳小于振镜的光斑，那么就有可能出现，打标到场镜边缘的时候，边缘会打标明显浅于中间位置，甚至出现能打到的范围会小于场镜标称的范围。

上面讲了一些基础的东西，现在开始讲这四者之间的关系。

激光器出射光x扩束镜的倍数≤振镜的光斑数≤场镜的入射光瞳

在追求速度的情况下，我们尽量让振镜的光斑数小一点。

在追求精度的情况下，我们要求振镜光斑数和场镜的入瞳要大一点。

举例说明： 

1、假如一个客户要求CO2激光打标机来做流水线飞行打标，只是要求打上生产日期和批号，线条粗一点关系不大，选用的激光器为相干的C30A，那么我们一般建议：选用3倍的CO2扩束镜，10光斑的振镜，普通14入瞳的CO2场镜即可。

2、假如客户还是用相干的C30A激光器，要求打标稍微精细，那么我建议用4倍CO2扩束镜，14光斑振镜，常规16入瞳的CO2场镜即可。

3、假如客户用相干的C30A要求做非常精细打标，我们可以给客户配6—8—10倍扩束镜（进口件），30光斑振镜，特殊的30入瞳的CO2场镜（一般也是进口件）。

4、假如客户用200瓦的脉冲光纤激光器去做激光深雕，考虑到振镜镜片不能承受过高的能量密度，并且深雕对速度也不会太高，我们可以建议客户使用2倍的石英材质的扩束镜，对激光器的出射光扩束，然后再使用14光斑或者16光斑的光纤振镜，当然场镜也要使用石英的，入瞳在16mm以上的。或者假如使用10入瞳的石英场镜，就要人为的避免满幅面打标，比方选150*150的10入瞳的石英场镜，但是振镜过来的光是14光斑，这时候打标幅面应该选择110*110幅面以内，不然会出现边缘光弱的现象。

5、假如客户准备做500瓦脉冲光纤激光打标机，去做一些深雕，这个激光器500瓦脉冲，相当于5000瓦连续激光器了，所以一定要考虑振镜和场镜的承受能力，所以一般需要选一个3.5-4倍的水冷石英扩束镜+30mm光斑的水冷振镜（振镜片需要选择石英的）+30入瞳的水冷石英场镜。

河南合赢激光科技有限公司，是河南为数不多的具有一定激光应用能力的专业化激光公司，我们在自动化领域的研究，包括机器人的应用，非常欢迎大家一同进行更多更深入的研究。

当然，关于激光打标机、激光雕刻机、激光打码机、激光喷码机，这些是我们的老本行，理应最擅长，期待与大家合作共赢。

“长期坚持做正确的事，给客户创造超价值”，是我们始终奉行的原则。

为您提供优质的服务，我们才能共同发展，这就是我们的目标！

  激光+……，未来我们一起探索。