Une lentille concave agit comme le moteur d'expansion principal. Elle transforme un faisceau laser étroit et parallèle (collimaté) en un cône de lumière divergent, augmentant ainsi efficacement le diamètre du faisceau. Cette expansion est le prérequis essentiel qui permet au laser de couvrir une large surface avant d'être mécaniquement mis en forme en rectangle.
La lentille concave ne sculpte pas la forme rectangulaire elle-même ; elle fournit plutôt la largeur de faisceau nécessaire. Elle garantit que le champ optique est suffisamment grand pour remplir complètement une ouverture rectangulaire, permettant des tailles de spot telles que 24x32 mm sur la cible de traitement.
La mécanique de l'expansion du faisceau
Création de la divergence
Une source laser standard émet généralement un faisceau étroit et collimaté. Pour traiter une grande surface, ce faisceau étroit doit être étalé.
Une lentille concave fonctionne comme un élément divergent. Lorsque le laser la traverse, les rayons lumineux sont déviés vers l'extérieur, élargissant l'empreinte du faisceau à mesure qu'il progresse.
Répondre aux exigences dimensionnelles
Pour des applications telles que l'épilation de grande surface, le spot cible est souvent important, par exemple 24x32 mm.
Sans l'expansion initiale fournie par la lentille concave, le laser resterait un point focalisé ou un petit point. La lentille garantit que le diamètre du faisceau dépasse la taille de la zone cible à la distance de travail spécifique.
Le partenariat avec les ouvertures de mise en forme
Remplir le "découpoir"
Bien que la lentille concave élargisse le faisceau, elle l'élargit généralement en un cercle ou un cône plus grand. Elle ne crée pas intrinsèquement de bords droits ou d'angles à 90 degrés.
Pour obtenir un spot rectangulaire, le système utilise des ouvertures de mise en forme en aval de la lentille. La lentille concave garantit que le faisceau est suffisamment large pour "sur-remplir" ou couvrir complètement cette ouverture.
Définir les bords
L'ouverture agit comme un masque, bloquant les bords extérieurs du faisceau circulaire élargi et ne laissant passer que la partie centrale rectangulaire.
Cette combinaison permet au système de délivrer un spot géométriquement précis qui correspond aux exigences de la fenêtre de traitement.
Comprendre les compromis
Intensité vs. Surface
L'élargissement d'un faisceau a un coût en termes de densité d'énergie (fluence).
Lorsque la lentille concave répartit l'énergie des photons sur une plus grande surface (divergence), l'intensité de la lumière en un point donné diminue. Le système doit disposer d'une puissance initiale suffisante pour garantir que le faisceau élargi reste efficace pour le traitement.
Précision de la distance de travail
Étant donné qu'une lentille concave crée un faisceau divergent, la taille du spot continue de croître à mesure que la distance par rapport à la lentille augmente.
Cela signifie que la distance de travail est fixe et critique. Si la cible est positionnée trop près ou trop loin du point focal optimal, les dimensions du faisceau ne correspondront pas à la spécification prévue de 24x32 mm.
Faire le bon choix pour votre objectif
Pour optimiser un système optique pour une couverture de grande surface, considérez comment la courbure de la lentille interagit avec votre distance cible.
- Si votre objectif principal est la couverture maximale : Choisissez une lentille concave avec une distance focale plus courte pour créer un angle de divergence plus large, vous permettant de remplir des ouvertures plus grandes à des distances de travail plus courtes.
- Si votre objectif principal est la densité de puissance : Minimisez l'expansion du faisceau à la plus petite taille nécessaire pour remplir juste l'ouverture, évitant ainsi le gaspillage d'énergie photonique sur les bords extérieurs bloqués.
La lentille concave est le composant fondamental qui adapte la portée du laser, rendant les traitements rapides et de grande surface physiquement possibles.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Rôle de la lentille concave | Impact sur le spot laser |
|---|---|---|
| Dynamique du faisceau | Agit comme un élément divergent | Transforme les faisceaux étroits en cônes larges |
| Dimensionnement du spot | Augmente le diamètre du faisceau | Garantit que le faisceau remplit complètement les ouvertures de mise en forme |
| Densité d'énergie | Répartit l'énergie des photons | Gère la fluence sur de plus grandes zones de traitement |
| Géométrie | Expansion fondamentale | Permet une mise en forme rectangulaire précise de 24x32 mm |
| Distance | Propriétés focales fixes | Détermine la distance de travail optimale pour l'efficacité |
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Références
- Marcel Isper, Matthew Boyd. Design and optimization of dual-spot size optical systems for medical lasers. DOI: 10.1109/honet.2017.8102208
Cet article est également basé sur des informations techniques de Belislaser Base de Connaissances .
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