Zylinderlinsen

Lichtschnitt

Ein Lichtschnitt, auch Lichtblatt oder Lichtscheibe, mit verschiedenen Divergenzwinkeln in zwei Achsen kann aus einer kollimierten Lichtquelle und zwei Zylinderlinsen mit unterschiedlichen Brennweiten erzeugt werden. Das Verhältnis der Brennweiten sollte etwa äquivalent der Höhe und Breite bzw. der Divergenzwinkel für die X- und Y-Achse des gewünschten Lichtschnitts sein. Es werden dieselben Gleichungen verwendet, wie für die Laserlinie, allerdings für die X- bzw. Y-Achse separat, mit unterschiedlichen Parametern oder sogar Gleichungen. Die Linsen müssen so ausgerichtet sein, dass die gekrümmte Oberfläche jeder Linse zur Lichtquelle zeigt und die Krümmungsebenen um 90° versetzt sind.

Bild 3: Zwei PCX-Zylinderlinsen zur Erzeugung eines Lichtschnitts

Erzeugung eines runden Strahlprofils

Ein Diodenlaser ohne Kollimierungsoptik hat ein asymmetrisches Divergenzmuster. Mit einer sphärischen Optik kann kein runder kollimierter Strahl erzeugt werden, da die Linse in beiden Achsen gleich wirkt und somit die ursprüngliche Asymmetrie erhalten bleibt. Mit einem orthogonalen Zylinderlinsenpaar lässt sich jede Achse separat verändern.

Um einen symmetrischen Strahl zu erhalten, sollte das Verhältnis der Brennweiten der beiden Zylinderlinsen mit dem Verhältnis der Strahldivergenzen in der X- und Y-Achse übereinstimmen. Die Diode wird im Brennpunkt der beiden Linsen angeordnet; der Abstand zwischen den Linsen ist daher identisch mit der Differenz ihrer Brennweiten. Die maximale Strahlbreite bei Erreichen der Linsen kann mit folgender Gleichung berechnet werden:

Aus der Brennweite der Linse (f) und dem Divergenzwinkel der Achse, die kollimiert werden soll (θ), lässt sich die maximale Strahlbreite (d) berechnen. Die freie Apertur jeder Linse muss größer sein als die entsprechende maximale Strahlbreite.

Bild 4: Zwei PCX Zylinderlinsen erzeugen einen runden Strahl aus einem elliptischen Strahl