凹レンズは、大面積の長方形レーザースポットの生成にどのように貢献しますか？ビームエキスパンダーの活用

凹レンズは、主要な拡大エンジンとして機能します。狭く平行な（コリメートされた）レーザービームを発散する光の円錐に変換し、ビームの直径を効果的に増加させます。この拡大は、レーザーが機械的に長方形に整形される前に広い表面積をカバーすることを可能にする重要な前提条件です。

凹レンズ自体は長方形の形状を形成しません。むしろ、必要なビーム幅を提供します。これにより、治療ターゲットで24x32mmのようなスポットサイズを可能にする、光学的フィールドが長方形の開口部を完全に満たすのに十分な大きさになります。

ビーム拡大の仕組み

発散の作成

標準的なレーザー光源は、通常、狭いコリメートされたビームを放出します。大面積を治療するには、この狭いビームを広げる必要があります。

凹レンズは発散要素として機能します。レーザーがそれを通過すると、光線は外側に曲がり、前方に進むにつれてビームのフットプリントが拡大します。

寸法要件の満たし方

大面積脱毛などの用途では、ターゲットスポットはしばしば24x32mmのように大きくなります。

凹レンズによる初期拡大がない場合、レーザーは集光点または小さなドットのままになります。レンズは、特定の作業距離でビーム直径がターゲット領域のサイズを超えることを保証します。

シェイピングアパーチャとの連携

「クッキーカッター」の充填

凹レンズはビームを拡大しますが、通常はより大きな円または円錐に拡大します。固有に直線的なエッジや90度の角を作成するわけではありません。

長方形のスポットを実現するために、システムはレンズの下流にシェイピングアパーチャを使用します。凹レンズは、このアパーチャを「オーバーフィル」または完全にカバーするのに十分な幅のビームを保証します。

エッジの定義

アパーチャはマスクとして機能し、拡大された円形ビームの外縁をブロックし、中央の長方形部分のみを通過させます。

この組み合わせにより、システムは治療ウィンドウの要件に一致する幾何学的に正確なスポットを提供できます。

トレードオフの理解

強度対面積

ビームの拡大には、エネルギー密度（フルエンス）に関してコストがかかります。

凹レンズが光子のエネルギーをより大きな表面積（発散）に広げるにつれて、単一点での光の強度は低下します。システムは、拡大されたビームが治療に効果的であり続けることを保証するために、十分な初期パワーを持っている必要があります。

作業距離の精度

凹レンズは発散ビームを作成するため、レンズからの距離が増加するにつれてスポットサイズは成長し続けます。

これは、作業距離が固定されており、重要であることを意味します。ターゲットが最適な焦点から近すぎたり遠すぎたりすると、ビームの寸法は意図された24x32mmの仕様と一致しません。

目標に合わせた適切な選択

大面積カバレッジのために光学システムを最適化するには、レンズの曲率がターゲット距離とどのように相互作用するかを検討してください。

主な焦点が最大カバレッジの場合：より短い焦点距離の凹レンズを選択して、より広い発散角を作成し、短い作業距離でより大きな開口部を埋めることができるようにします。
主な焦点がパワー密度の場合：開口部をかろうじて満たすために必要な最小サイズにビーム拡大を最小限に抑え、ブロックされた外縁での光子エネルギーの無駄を防ぎます。

凹レンズは、レーザーのリーチを拡張する基本的なコンポーネントであり、高速で大面積の治療を物理的に可能にします。

概要表：

特徴	凹レンズの役割	レーザースポットへの影響
ビームダイナミクス	発散要素として機能	狭いビームを広い円錐に変換
スポットサイジング	ビーム直径を増加させる	ビームがシェイピングアパーチャを完全に満たすことを保証
エネルギー密度	光子エネルギーを広げる	より大きな治療領域にわたるフルエンスを管理
ジオメトリ	基本的な拡大	正確な24x32mmの長方形シェイピングを可能にする
距離	固定された焦点特性	有効性のための最適な作業距離を決定

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