打標應用中,掃描振鏡采用的反射鏡類型包含有石英基底材料,厚度在2.0和7.0 mm之間,這取決於反射(shè)鏡尺寸和(hé)角加速度。電解(jiě)質鍍(dù)膜在對應的波(bō)長範圍內(nèi)(例如,對於高功率半導體激光器和入射角兩側(cè)偏轉範圍超過(guò)±12 時,在780 nm和980 nm之間)提供足夠的反射率(>98.0%)。這種(zhǒng)反射鏡通常能承(chéng)受的功(gōng)率(lǜ)密(mì)度(dù)達500 W/cm2,對(duì)於傳統的打標應用綽綽有餘。掃描頭引入其他應用場合後帶(dài)來了其他挑戰,比如聚合物焊接。這些應用要求對工件溫度進行精確控製,通常(cháng)通過(guò)高溫計進行非接(jiē)觸式(shì)測量。對於這項技術,工件(jiàn)的熱輻射信號必(bì)須從激光光斑位置沿(yán)激光光路返(fǎn)回到傳感器中,比如,通過(guò)振鏡鏡片反射回。高溫測量(liàng)典型波長範圍為1.7到2.2 m。由於該波長範圍內的介電層對於激光輻射是可穿透的,因此在(zài)石英基底背(bèi)麵加上一層鋁鍍(dù)膜便可解決問題。這裏應提醒(xǐng)讀者,如果要擴展波長範圍,則需要調整掃描光學係統。
更高功率的其他新應用,比(bǐ)如激(jī)光遠程焊接、遠程切割、或掃描熱處理,要求幾百(bǎi)瓦到甚至數千瓦的功率,這對振鏡掃(sǎo)描(miáo)頭(tóu)提出了新的挑戰。即使介質反射鏡反射率很高(特別有鍍鋁層後),部分光線(<2%)仍可能透射並被反射鏡基底(dǐ)或(huò)周圍部件(jiàn)吸收。對於低功率激光器而言,這種情況很好處理。不過高功率(lǜ)激光器可能導致裝(zhuāng)置內部產生大量熱(rè)量,由此導致明顯的熱漂移和不合格的長期穩定性波動。因此,掃描裝置水(shuǐ)冷功能(néng)非常必要(yào),但通常不足以解決問(wèn)題。這是因為它無法避免(miǎn)石(shí)英反射(shè)鏡的熱載荷和其導致的影(yǐng)響,比如導致(zhì)膠(jiāo)層(céng)形變(biàn)甚至變軟或者由於(yú)轉子和軸承發熱(rè)導致(zhì)振(zhèn)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,這導致它的冷卻(què)性能很差。矽基材料(liào),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,因此允許減小其厚度,盡管其密度較高,仍可減輕總體質量。如果使(shǐ)用不透明基底,如Si或SiC,寬波段反射鍍鋁層可直接鍍(dù)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)仔細的模(mó)型計算,可(kě)在穩(wěn)定性、重量、導熱性和轉動慣量方麵獲得最優化的設計(jì)。