打標應用中,掃描振鏡(jìng)采用的反射鏡(jìng)類型包含有石英(yīng)基底材料,厚(hòu)度在2.0和7.0 mm之間,這(zhè)取決於反射(shè)鏡尺寸和角(jiǎo)加(jiā)速度。電解質鍍膜在對應的波長範圍內(例如,對於高功率半導體激光器和入射(shè)角兩側偏轉範圍超(chāo)過±12 時,在780 nm和980 nm之間)提供(gòng)足夠的(de)反射率(lǜ)(>98.0%)。這(zhè)種反射鏡通常能承受的功率密度達500 W/cm2,對於傳統的(de)打標應用綽綽有餘。掃描頭引入其他應用場合後帶來了其他挑戰,比如聚合物(wù)焊接。這些應用要求(qiú)對工件溫度進行精確控製,通常通過高溫計進行非接觸式測量(liàng)。對於這項技術,工件的熱輻射信號必須從激光光斑位置沿(yán)激光光路返回到傳(chuán)感器中,比如,通過振鏡鏡片反射回。高溫測量典型波長範圍為1.7到2.2 m。由於該波長(zhǎng)範圍內(nèi)的(de)介電層對於(yú)激光輻射是可(kě)穿透的,因此在(zài)石英基底背麵加上一層鋁(lǚ)鍍膜便可解決問題(tí)。這裏應提醒讀者,如果要擴展波長範圍,則需要調整掃描光學係統。
更(gèng)高功率的其(qí)他新應用(yòng),比如激光遠程焊接、遠程切割、或掃描熱處理,要求幾百瓦到甚至數千瓦(wǎ)的功率,這(zhè)對振(zhèn)鏡掃描頭提出了新的挑戰。即使介質反射鏡反射(shè)率(lǜ)很高(特別有鍍鋁層後),部分(fèn)光線(<2%)仍可能透射並被反射鏡基底(dǐ)或周圍部件吸收。對於低功率激光器而言,這種情況很好處理。不過高功(gōng)率激光器可能導(dǎo)致裝置內部產生(shēng)大量熱量,由此導致明顯的熱漂移和不合格(gé)的長期穩定性波動。因此,掃描裝置水冷功能非常必要,但通常不足以解決問題。這是因為它無(wú)法避免石英反射鏡的熱載荷(hé)和(hé)其導致的影響,比如導致膠層形變甚至變軟或者由於轉子和軸承發熱導致振鏡驅動故障。因此,新的鏡麵技術必不可少。
石英的一大缺點是它的熱導率很低,這(zhè)導致它的(de)冷卻(què)性能很差。矽基(jī)材料,比如矽或碳化矽,可提供較高的熱導率。由於碳矽基材料強度更高,因(yīn)此允許減(jiǎn)小其厚度,盡管其(qí)密度較高,仍可減輕總體質量。如果使用不透明基底,如Si或SiC,寬(kuān)波段反射鍍鋁層可直接鍍在鍍電介質膜和矽基材料之間介電層上。對反射鏡基底機械設計進行(háng)仔細的(de)模型計算,可在穩定性、重(chóng)量、導熱性(xìng)和(hé)轉動慣量方(fāng)麵(miàn)獲得(dé)最優化(huà)的設計。