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絲槓螺桿機與皮帶機比較4
https://www.steo.com.tw/ 超鋒科技股份有限公司
超鋒科技股份有限公司 238 新北市新北市樹林區東豐街49巷45號
飛秒雷射脈寬窄、頻譜寬,對色散會有特別嚴格的要求。 短脈衝對色散非常敏感,當脈衝長度的平方小於群延遲色散時,會產生顯著的脈衝展寬。 只有低色散的鏡片和膜層才能保證飛秒雷射在傳播過程中保持原有的特性。 同時,飛秒雷射在傳播過程中不可避免地會發生展寬或啁啾,需要利用特別的負色散鏡進行調節補償,因此低群速度色散GDD反射鏡和負色散鏡對飛秒雷射的應用特別關鍵。低群色散GDD鏡片和高品質負色散鏡,需要獨特的膜層技術能夠精確控制鏡片和膜層的色散特性。由於不同頻率復色光的光在同一介質中的折射率不一樣,因此不同頻率的光相速度也不一樣,導致它們會以不同的折射角被分解而在出射區域形成光譜,這就叫色散。 群速度的概念和波包相關,波包相當與多種頻率得光波組成的集合。 波包最大振幅處的傳播速度就是群速度。 當波包在介質中傳播史,由於波包中不同頻率得光波會有不同的傳播速度,於是波包的形狀會發生變化,這就是群速度色散(GVD,Group Velocity Dispersion),也稱之為群速彌散。 當脈衝長度的平方小於群延遲色散時,會產生顯著的脈衝展寬。 下圖是當脈衝通過介質時產生的脈衝展寬現象。GVD本質上指的是群速度在光通過透明介質時,它發生的變化和頻率或波長有關的現象。 這個術語也可以用作一個精確定義的量,即逆群速度對角頻率(有時是波長)的導數,GVD的值可以由以下公式表達:GVD=∂∂ω1vg=∂∂ω∂k∂ω=∂2k∂ω2其中k是頻率相關的波數,在考慮到與波導相關的應用時,我們可以用β進行代替。由於群速度色散是單位長度的群延遲色散,當我們要計算一個波導的群延遲色散時,可以用群速度色散與波導長度進行相乘,其基本單位是s2/m。 例如,二氧化矽在800 nm處的群速度色散為35 fs2/mm,在1500 nm處的群速度色散為- 26 fs2/mm。 在這些波長之間的某個地方(約1.3微米),存在著零色散波長。在光纖通信中,群速度色散的定義不是群速度對角頻率的導數,而是定義為對波長的導數。 由以下GVD參數可以計算出:Dλ=∂∂λ1vg=-2πcλ2∙GVD=-2πcλ2∂2k∂ω2上述的這個量通常以ps/(nm km)為單位(每納米波長變化的皮秒數和公里傳播距離)。 例如,20ps /(nm km)在1550nm(電信光纖的一個典型值)相當於- 25509 fs2/m。重要的是要認識到由於長波長對應較小的光學頻率而產生的GVD和Dλ的不同意義。 正態色散意味著隨著光頻率的增加群速度降低; 這在大多數情況下都會發生,而負色散與之相反。 根據不同的情況,群速度色散可以有不同的重要影響: 它與超短脈衝的色散時間展寬或壓縮有關。 在光纖中,非線性效應強烈地依賴於群速度色散。 例如,可能會有光譜展寬或壓縮,這取決於色散特性。 在參數非線性相互作用中,色散也是不同波群速度不匹配的原因。 例如,它可以限制倍頻器、光參量振蕩器和放大器的交互頻寬。 綜合上述原因,我們知道超快雷射由於時間脈寬窄,頻域譜寬較大,因此對色散會有特別嚴格的要求。 短脈衝對色散非常敏感。 當脈衝長度的平方小於群延遲色散時,會產生顯著的脈衝展寬。 群速度只有在群速彌散效應非常小的情況下才有意義,如果群速彌散效應非常大,波包可能很快就會解體,這時的群速度也就沒有意義了。 只有低色散的鏡片和膜層才能保證飛秒雷射在傳播過程中保持原有的特性。 只有低色散的鏡片和膜層才能保證飛秒雷射在傳播過程中保持原有的特性。 要使群速度色散非常小,就必須使得波包的頻寬非常小。群延遲色散(GDD)和三階色散(TOD)如果脈衝被介質反射鏡反射,改反射鏡表面鍍由高、低折射率交替相疊的薄膜層,會有一個相移在原始和反射的脈衝之間產生。 一般來說,相移Φ(ω)在中心頻率附近ω0可能擴大ω0附近的泰勒級數頻率表達式為:其中Φ' (ω0)為群延遲(GD,Group Delay),Φ'' (ω0)為群延遲色散(GDD,Group Delay Dispersion),Φ''' (ω0)為三階色散(TOD,Third Order Dispersion),更嚴格地說,這種展開式只適用於完全可以解的模型,變換限制高斯脈衝的傳播和純相位色散。 對於非常短的脈衝和振幅和相位色散的組合,數值計算可能是必要的。 然而,這一擴展清楚地顯示了單個術語的物理意義:假設相移是線性的頻率(即GD≠0, GDD = 0和TOD = 0脈衝頻寬),反射的脈衝是由不斷的群延遲的影響而發生相位延遲,當然,縮放的振幅反射率和脈衝頻譜仍將不失真。 當GDD≠0時,觀察到兩個重要效應:反射脈衝被暫時加寬。 這種展寬效應只取決於GDD的絕對值。我司提供「低GDD雷射鏡片」,即鏡片在給定波長範圍內|GDD|<20 fs2; 當脈衝被這些反射鏡反射時,需要這個鏡片的作用來保持脈衝形狀。此外,脈衝變成“啁啾”,即它在脈衝時間改變其瞬時頻率。 這種效應取決於GDD的信號,所以暫態頻率可能會變高(上調-啁啾,GDD>0)或更低(向下-啁啾,GDD<0)。 這允許通過使用負GDD反射鏡來補償非線性光學元件的正GDD效應。 如下圖所示,可以通過正負GDD來平衡色散的震蕩。同時,飛秒雷射在傳播過程中不可避免地會發生展寬或啁啾,需要利用特別的負色散鏡進行調節補償,因此低群延遲色散GDD反射鏡和負色散鏡對飛秒鐳射的應用特別關鍵。 TOD還決定了脈衝長度和脈衝形狀(有可能引起脈衝失真),在脈衝長度為20fs及以下時,TOD是一個非常重要的因素。 在低群色散GDD鏡片和高品質負色散鏡領域,需要獨特的膜層技術能夠精確控制鏡片和膜層的色散特性。 https://www.steo.com.tw/hot_512703.html 群速度色散(GVD)和群延遲色散(GDD) 2025-04-02 2026-04-02
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絲槓機的配置為伺服電機加上高精度滾動絲桿,皮帶機的配置為步進電機與PU同步帶,以下為二者的區別:

1.動力系統比較
伺服電機從靜止可以瞬間提速至其額定轉速(3000轉/分鐘),而步進電機則受起跳頻率的影響,從靜止最多能馬上升到300轉/分鐘。二者提速性能差距約10倍。形象的比喻一下,伺服電機相當於一輛八缸的汽車,步進電機相當於一輛四缸的汽車,所以伺服電機的馬力絕對比步進電機大,這就決定了步進電機比較適合小機器,伺服電機比較適合大機器的特點。

2.傳動介質比較
高精度滾珠絲桿擁有四大特點:與滑動絲槓副相比驅動力矩為1/3;利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現滑動運動那樣的爬行現象,能保證實現精確的微進給;無側隙、剛性高;滾珠絲桿由於運動效率高、發熱小、所以可實現高速進給。PU同步帶就是我們常見的皮帶,用久後會被拉長,需要經常換皮帶。這決定了高精度滾珠絲桿比PU同步帶更經久耐用、穩定性更好,長久工作後的對位性更突出。

3.穩定性比較
兩種進給方式的機器剛開始的穩定性都很不錯,但是長期使用後就差別比較大了,PU同步帶一般用在平臺動的機器上,長期使用後皮帶會變形,甚至出現平臺會傾斜、滑動的現象,直接影響機器的對位、精度和產品的品質。高精度滾珠絲桿在長久使用後表面的機油會被慢慢磨損掉,對機器精度會稍微有點影響,這時在滾珠絲桿和滑軌上抹上一些機油就很好了,就像汽車一樣,用過一段時間的汽車磨合性會比剛買的要好一些一樣,我們這種機器在幾個月後性能會達到最佳,當然在使用一兩年後機器穩定性會有一點下降,但不會妨礙機器對位、精準度、產品品質。所以說採用絲桿傳動的射切割機會比採用PU同步帶的要好得多。

4.成本比較
伺服電機和步進電機的成本比例一般是5:1,一般好一點的步進電機市場價在600元左右,伺服電機則是3000元左右;滾珠絲桿和PU同步帶的成本比例更大了,一條皮帶一般幾元十幾元,一條滾珠絲桿一般都是大幾百甚至上千元,所以單根運動軸滾珠絲桿加伺服電機的成本會比PU同步帶加上步進電機至少要多3000多元,這也是為什麼同一款機器採用不同的進給系統後價格會有如此大的差距了。

5.床身比較
由於絲槓機的加速度相對較大,所以其床身一般採用方管焊接床身(類似光纖射機),皮帶機受其成本原因一般採用鈑金件。就床身而言,絲槓機的床身重量明顯多於皮帶機的床身重量。所以耐衝擊性和穩定性,方管焊接床身會明顯優於鈑金的床身。

6.切割斷面比較
在使用相同射功率及切割速度的前提下,絲槓機的切割斷面明顯是由於皮帶機。

以上就是皮帶傳動的射切割機與絲桿傳動的射切割機在性能和成本上的比較,總體來說,作為有品質要求的客戶,還是建議買滾珠絲桿加上伺服電機傳動的雷射切割機。

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