오목 렌즈는 주요 확장 엔진 역할을 합니다. 좁고 평행한(콜리메이트된) 레이저 빔을 빛의 발산 원뿔로 변환하여 빔의 직경을 효과적으로 증가시킵니다. 이 확장은 레이저가 기계적으로 사각형 모양으로 만들어지기 전에 넓은 표면적을 커버할 수 있도록 하는 중요한 전제 조건입니다.
오목 렌즈 자체는 직사각형 모양을 조각하지 않습니다. 오히려 필요한 빔 폭을 제공합니다. 이를 통해 치료 대상에서 24x32mm와 같은 스팟 크기를 허용하는 직사각형 개구부를 광학 필드가 충분히 채울 수 있도록 합니다.
빔 확장 메커니즘
발산 생성
표준 레이저 소스는 일반적으로 좁고 콜리메이트된 빔을 방출합니다. 넓은 영역을 치료하려면 이 좁은 빔을 퍼뜨려야 합니다.
오목 렌즈는 발산 요소로 기능합니다. 레이저가 통과하면 광선이 바깥쪽으로 구부러져 전방으로 진행하면서 빔의 면적을 확장합니다.
치수 요구 사항 충족
넓은 영역의 제모와 같은 응용 분야에서는 대상 스팟이 종종 24x32mm와 같이 중요합니다.
오목 렌즈가 제공하는 초기 확장 없이는 레이저는 초점이 맞춰진 점이나 작은 점으로 남아 있을 것입니다. 이 렌즈는 빔 직경이 특정 작업 거리에서 대상 영역의 크기를 초과하도록 보장합니다.
형상 개구부와의 파트너십
"쿠키 커터" 채우기
오목 렌즈는 빔을 확장하지만 일반적으로 더 큰 원이나 원뿔로 확장합니다. 본질적으로 직선 가장자리나 90도 모서리를 만들지는 않습니다.
직사각형 스팟을 얻으려면 시스템은 렌즈 하류에 형상 개구부를 사용합니다. 오목 렌즈는 빔이 이 개구부를 "과도하게 채우거나" 완전히 덮을 만큼 충분히 넓도록 보장합니다.
가장자리 정의
개구부는 마스크 역할을 하여 확장된 원형 빔의 바깥쪽 가장자리를 차단하고 중앙 직사각형 부분만 통과시킵니다.
이 조합을 통해 시스템은 치료 창 요구 사항과 일치하는 기하학적으로 정확한 스팟을 제공할 수 있습니다.
절충점 이해
강도 대 면적
빔을 확장하는 데는 에너지 밀도(플루언스) 측면에서 비용이 따릅니다.
오목 렌즈가 광자 에너지를 더 넓은 표면적(발산)으로 퍼뜨리기 때문에 단일 지점에서의 빛 강도가 감소합니다. 시스템은 확장된 빔이 치료에 효과적이기 위해 충분한 초기 전력을 가져야 합니다.
작업 거리의 정밀도
오목 렌즈는 발산 빔을 생성하기 때문에 렌즈로부터의 거리가 증가함에 따라 스팟 크기가 계속 커집니다.
이는 작업 거리가 고정되어 있고 중요함을 의미합니다. 대상이 최적 초점 지점에서 너무 가깝거나 너무 멀리 떨어져 있으면 빔 치수가 의도된 24x32mm 사양과 일치하지 않습니다.
목표에 맞는 올바른 선택
넓은 영역 커버를 위해 광학 시스템을 최적화하려면 렌즈 곡률이 대상 거리와 어떻게 상호 작용하는지 고려하십시오.
- 주요 초점이 최대 커버리지인 경우: 초점 거리가 짧은 오목 렌즈를 선택하여 더 넓은 발산 각도를 생성하여 더 짧은 작업 거리에서 더 큰 개구부를 채울 수 있습니다.
- 주요 초점이 파워 밀도인 경우: 개구부를 간신히 채울 만큼만 빔 확장을 최소화하여 차단된 바깥쪽 가장자리에서 광자 에너지가 낭비되는 것을 방지합니다.
오목 렌즈는 레이저의 도달 범위를 확장하는 기본 구성 요소로, 고속의 넓은 영역 치료를 물리적으로 가능하게 합니다.
요약표:
| 특징 | 오목 렌즈의 역할 | 레이저 스팟에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 빔 역학 | 발산 요소로 작용 | 좁은 빔을 넓은 원뿔로 변환 |
| 스팟 크기 | 빔 직경 증가 | 빔이 형상 개구부를 완전히 채우도록 보장 |
| 에너지 밀도 | 광자 에너지 분산 | 더 넓은 치료 영역에 걸쳐 플루언스 관리 |
| 기하학 | 기본 확장 | 정확한 24x32mm 직사각형 형상 가능 |
| 거리 | 고정된 초점 특성 | 효능을 위한 최적 작업 거리 결정 |
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참고문헌
- Marcel Isper, Matthew Boyd. Design and optimization of dual-spot size optical systems for medical lasers. DOI: 10.1109/honet.2017.8102208
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Belislaser 지식 베이스 .
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