लेजर प्रसंस्करण ऑप्टिकल सिस्टम समाधान

लेजर प्रसंस्करण ऑप्टिकल सिस्टम समाधान
का निर्धारणलेजर प्रसंस्करणऑप्टिकल सिस्टम का समाधान विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य पर निर्भर करता है। विभिन्न परिदृश्यों के लिए ऑप्टिकल सिस्टम के अलग-अलग समाधान आवश्यक होते हैं। विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए विशिष्ट विश्लेषण की आवश्यकता होती है। ऑप्टिकल सिस्टम को चित्र 1 में दर्शाया गया है:

विचार का मार्ग यह है: ठोस प्रक्रिया लक्ष्य –लेज़रविशेषताएं – ऑप्टिकल सिस्टम योजना डिजाइन – अंतिम लक्ष्य प्राप्ति। निम्नलिखित कई अलग-अलग अनुप्रयोग क्षेत्र हैं:
1. परिशुद्ध सूक्ष्म-प्रसंस्करण क्षेत्र (चिह्नित करना, नक्काशी करना, ड्रिलिंग करना, सटीक कटाई करना आदि): परिशुद्ध सूक्ष्म-प्रसंस्करण क्षेत्र में आम तौर पर धातु, सिरेमिक और कांच जैसी सामग्रियों पर सूक्ष्म-मापी प्रसंस्करण किया जाता है, जैसे मोबाइल फोन के लिए लोगो अंकन, मेडिकल स्टेंट, गैस ईंधन इंजेक्शन नोजल के लिए सूक्ष्म छेद आदि। प्रसंस्करण प्रक्रिया में मुख्य आवश्यकता यह है कि: सबसे पहले, इसमें अत्यंत छोटे केंद्रित प्रकाश बिंदु, अत्यंत उच्च ऊर्जा घनत्व और सबसे छोटा तापीय प्रभाव क्षेत्र होना चाहिए। उपरोक्त अनुप्रयोगों और आवश्यकताओं के लिए, चयन और डिजाइनलेजर प्रकाश स्रोतऔर अन्य घटकों को पूरा किया जाता है।
a. लेज़र का चयन: पसंदीदा पराबैंगनी/हरे रंग का सॉलिड लेज़र (नैनोसेकंड) या अल्ट्राफास्ट लेज़र (पिकोसेकंड, फेम्टोसेकंड) मुख्य रूप से दो कारणों से चुना जाता है। पहला कारण यह है कि तरंगदैर्ध्य केंद्रित प्रकाश बिंदु के समानुपाती होता है, और आमतौर पर कम तरंगदैर्ध्य का चयन किया जाता है। दूसरा कारण यह है कि पिकोसेकंड/फेम्टोसेकंड पल्स में "कोल्ड प्रोसेसिंग" की विशेषता होती है, और तापीय प्रसार से पहले ही ऊर्जा का प्रसंस्करण पूरा हो जाता है, जिससे कोल्ड प्रोसेसिंग प्राप्त होती है। आमतौर पर, स्थानिक प्रकाश आउटपुट वाले लेज़र प्रकाश स्रोत का चयन किया जाता है, जिसका बीम गुणवत्ता कारक M2 आमतौर पर 1.1 से कम होता है, जिससे बेहतर बीम गुणवत्ता प्राप्त होती है।
बी. बीम विस्तार प्रणाली और संलयन प्रणाली आमतौर पर परिवर्तनीय आवर्धन वाले बीम विस्तार लेंस (2X – 5X) का उपयोग करती हैं, जिनका उद्देश्य बीम के व्यास को यथासंभव बढ़ाना होता है। बीम का व्यास केंद्रित प्रकाश बिंदु के व्युत्क्रमानुपाती होता है, और आमतौर पर गैलीलियन बीम विस्तार संरचना का उपयोग किया जाता है।
c. फोकसिंग सिस्टम में आमतौर पर उच्च-प्रदर्शन वाले F-थीटा लेंस (स्कैनिंग के लिए) या टेलीसेंट्रिक फोकसिंग लेंस का उपयोग किया जाता है। फोकल लंबाई फोकस किए गए प्रकाश बिंदु के समानुपाती होती है, और आमतौर पर कम फोकल फील्ड वाले लेंस (जैसे f = 50mm, 100mm) का उपयोग किया जाता है। चित्र 1 में दिखाए अनुसार: आमतौर पर, फील्ड लेंस में बहु-तत्व लेंस समूह (लेंसों की संख्या ≥ 3) का उपयोग किया जाता है, जिससे व्यापक दृश्य क्षेत्र, बड़ा एपर्चर और कम विपथन संकेतक प्राप्त किए जा सकते हैं। यहां सभी ऑप्टिकल लेंसों के लिए लेजर की क्षति सीमा को ध्यान में रखना आवश्यक है।
d. समाक्षीय निगरानी ऑप्टिकल प्रणाली: ऑप्टिकल प्रणाली में, प्रसंस्करण प्रक्रिया की सटीक स्थिति निर्धारण और वास्तविक समय की निगरानी के लिए आमतौर पर एक समाक्षीय दृष्टि (सीएमओएस) प्रणाली को एकीकृत किया जाता है।
2. वृहद सामग्री प्रसंस्करण: वृहद सामग्री प्रसंस्करण के विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्यों में ऑटोमोटिव शीट सामग्री की कटिंग, जहाज के ढांचे की स्टील प्लेटों की वेल्डिंग और बैटरी हाउसिंग शेल की वेल्डिंग शामिल हैं। इन प्रक्रियाओं के लिए उच्च शक्ति, उच्च प्रवेश क्षमता, उच्च दक्षता और प्रसंस्करण स्थिरता की आवश्यकता होती है।
3. लेजर एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (3डी प्रिंटिंग) और क्लैडिंग लेजर एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (3डी प्रिंटिंग) और क्लैडिंग अनुप्रयोगों में आमतौर पर निम्नलिखित विशिष्ट प्रक्रियाएं शामिल होती हैं: एयरोस्पेस जटिल धातु प्रिंटिंग, इंजन ब्लेड की मरम्मत, आदि।
मुख्य घटकों का चयन इस प्रकार है:
ए. लेजर का चयन: सामान्यतः,उच्च-शक्ति फाइबर लेजरऐसे उपकरणों का चयन किया जाता है जिनकी शक्ति आमतौर पर 500W से अधिक होती है।
बी. बीम शेपिंग: इस ऑप्टिकल सिस्टम को एक सपाट-शीर्ष प्रकाश उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है, इसलिए बीम शेपिंग मुख्य तकनीक है, और इसे विवर्तनिक ऑप्टिकल तत्वों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।
सी. फोकसिंग सिस्टम: 3डी प्रिंटिंग के क्षेत्र में दर्पण और गतिशील फोकसिंग मूलभूत आवश्यकताएं हैं। साथ ही, स्कैनिंग लेंस को किनारे और केंद्र की प्रोसेसिंग में एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए ऑब्जेक्ट-साइड टेलीसेंट्रिक डिज़ाइन का उपयोग करना आवश्यक है।