Una lente cóncava actúa como el motor de expansión principal. Transforma un haz láser estrecho y paralelo (colimado) en un cono de luz divergente, aumentando efectivamente el diámetro del haz. Esta expansión es el requisito previo crítico que permite que el láser cubra una gran área de superficie antes de ser moldeado mecánicamente en un rectángulo.
La lente cóncava no esculpe la forma rectangular en sí; más bien, proporciona el ancho de haz necesario. Asegura que el campo óptico sea lo suficientemente grande como para llenar completamente una apertura rectangular, permitiendo tamaños de punto como 24x32 mm en el objetivo del tratamiento.
La mecánica de la expansión del haz
Creación de divergencia
Una fuente láser estándar típicamente emite un haz estrecho y colimado. Para tratar un área grande, este haz estrecho debe expandirse.
Una lente cóncava funciona como un elemento divergente. Cuando el láser la atraviesa, los rayos de luz se desvían hacia afuera, expandiendo la huella del haz a medida que viaja hacia adelante.
Cumplimiento de los requisitos dimensionales
Para aplicaciones como la depilación de gran área, el punto objetivo es a menudo significativo, como 24x32 mm.
Sin la expansión inicial proporcionada por la lente cóncava, el láser seguiría siendo un punto enfocado o un pequeño punto. La lente asegura que el diámetro del haz supere el tamaño del área objetivo a la distancia de trabajo específica.
La asociación con las aperturas de modelado
Llenando el "cortador de galletas"
Mientras que la lente cóncava expande el haz, típicamente lo expande en un círculo o cono más grande. No crea intrínsecamente bordes rectos o esquinas de 90 grados.
Para lograr un punto rectangular, el sistema emplea aperturas de modelado aguas abajo de la lente. La lente cóncava asegura que el haz sea lo suficientemente ancho como para "sobrellenar" o cubrir completamente esta apertura.
Definición de los bordes
La apertura actúa como una máscara, bloqueando los bordes exteriores del haz circular expandido y permitiendo que solo pase la porción rectangular central.
Esta combinación permite que el sistema entregue un punto geométricamente preciso que coincide con los requisitos de la ventana de tratamiento.
Comprender las compensaciones
Intensidad frente a área
Expandir un haz tiene un costo en cuanto a la densidad de energía (fluencia).
A medida que la lente cóncava dispersa la energía de los fotones sobre un área de superficie más grande (divergencia), la intensidad de la luz en cualquier punto único disminuye. El sistema debe tener suficiente potencia inicial para garantizar que el haz expandido siga siendo efectivo para el tratamiento.
Precisión de la distancia de trabajo
Debido a que una lente cóncava crea un haz divergente, el tamaño del punto continúa creciendo a medida que aumenta la distancia desde la lente.
Esto significa que la distancia de trabajo es fija y crítica. Si el objetivo se coloca demasiado cerca o demasiado lejos del punto focal óptimo, las dimensiones del haz no coincidirán con la especificación prevista de 24x32 mm.
Tomando la decisión correcta para su objetivo
Para optimizar un sistema óptico para cobertura de gran área, considere cómo la curvatura de la lente interactúa con su distancia objetivo.
- Si su enfoque principal es la Cobertura Máxima: Seleccione una lente cóncava con una distancia focal más corta para crear un ángulo de divergencia más amplio, lo que le permite llenar aperturas más grandes a distancias de trabajo más cortas.
- Si su enfoque principal es la Densidad de Potencia: Minimice la expansión del haz al tamaño más pequeño necesario para llenar apenas la apertura, evitando el desperdicio de energía de fotones en los bordes bloqueados.
La lente cóncava es el componente fundamental que escala el alcance del láser, haciendo que los tratamientos de alta velocidad y gran área sean físicamente posibles.
Tabla resumen:
| Característica | Función de la lente cóncava | Impacto en el punto láser |
|---|---|---|
| Dinámica del haz | Actúa como elemento divergente | Transforma haces estrechos en conos anchos |
| Dimensionamiento del punto | Aumenta el diámetro del haz | Asegura que el haz llene completamente las aperturas de modelado |
| Densidad de energía | Dispersa la energía de los fotones | Gestiona la fluencia en áreas de tratamiento más grandes |
| Geometría | Expansión fundamental | Permite un modelado rectangular preciso de 24x32 mm |
| Distancia | Propiedades focales fijas | Determina la distancia de trabajo óptima para la eficacia |
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Referencias
- Marcel Isper, Matthew Boyd. Design and optimization of dual-spot size optical systems for medical lasers. DOI: 10.1109/honet.2017.8102208
Este artículo también se basa en información técnica de Belislaser Base de Conocimientos .
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