Спосіб параметричного керування енергією лазерного пучка

Реферат: Спосіб параметричного керування енергією лазерного пучка виконують варіюванням рівня енергії накачування активного середовища лазера. Впливають на енергію накачування на її обмеженому інтервалі з можливістю точного регулювання енергії пучка. Досягнення заданого її рівня за межами змінення енергії накачування виконують ослабленням лазерного пучка змінними фільтрами. UA 106630 U (54) СПОСІБ ПАРАМЕТРИЧНОГО КЕРУВАННЯ ЕНЕРГІЄЮ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА UA 106630 U UA 106630 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до методик керування лазерною технікою в технології лазерної обробки і може бути використана при налаштуванні технологічного обладнання на технологічний регламент операції. Необхідність створення розробленого способу викликана у зв'язку з неможливістю незалежного керування характеристиками лазерного пучка (в тому числі енергією випромінювання) штатними методами. Відомим є спосіб керування енергією лазерного пучка за рахунок обмеження розміру його перерізу змінними модовими діафрагмами, які встановлюються в резонаторі лазера [1]. Недоліком відомого способу керування енергією лазерного пучка є те, що при цьому змінюються кут розбіжності пучка та розмір його перерізу, що ускладнює керування рівнем узагальненого параметра - інтенсивністю випромінювання, яка визначає вид лазерної обробки. Найбільш використаним на практиці для більшості лазерних технологічних установок та найближчим за суттю до запропонованої корисної моделі є спосіб керування енергією випромінювання шляхом змінення рівня енергії (потужності) накачування активного середовища [2]: для твердотільних лазерів - керуванням напругою накачування газорозрядної лампи або діодних лінійок системи накачування, а для газових - розрядним струмом в газорозрядній камері лазера. Відомий спосіб дозволяє змінювати рівень променистої енергії, але одночасно впливає на інші характеристики пучка: його діаметр, кут розбіжності та тривалість імпульсу (для імпульсних лазерів без модуляції добротності). Цей спосіб неприйнятний внаслідок невизначеного змінення рівня інтенсивності пучка, який є комплексним параметром. Задачею корисної моделі є необхідність в параметричному керуванні енергетичним параметром пучка, без впливу на рівень інших його характеристик. Поставлена задача вирішується в способі параметричного керування енергією лазерного пучка, який виконують шляхом змінення рівня енергії накачування активного середовища лазера, вплив на енергію накачування застосовують на її обмеженому інтервалі для точного регулювання рівня енергії пучка, а для досягнення його заданого значення за межами цієї ділянки виконують ослаблення лазерного пучка змінними фільтрами з визначеними коефіцієнтами ослаблення. Суть запропонованого способу та етапи його реалізації пояснюються фіг. 1 та фіг. 2. На фіг. 1 показано, яким чином змінення напруги накачування UH впливає на рівень основних характеристик лазерного пучка: енергії Е, діаметра D, тривалості імпульсу  та кута розбіжності . Видно, що до рівня U*H  2000 В усі характеристики суттєво змінюються, а після цього рівня U*H енергія продовжує зростання, а діаметр збільшується на D=2,7 %, тривалість імпульсу зростає на =0,9 %, а кут розбіжності на =3,1 %. Таким чином, на ділянці напруги U>U* енергія змінюється майже параметрично і в цьому діапазоні можливо керування нею без впливу на інші характеристики. Тоді, згідно з запропонованим способом керування досягнення точного заданого рівня енергії виконується плавним зміненням напруги від 2000 до 2500 В, що відповідає рівням енергії від 7,5 до 10 Дж. Для налагодження менших рівнів запропоновано використання нейтральних світлофільтрів НС. На фіг. 2 показано приклад налагодження трьох рівнів енергії: І рівень - Е1=4 Дж; II рівень EII=6,5 Дж та III рівень - ЕIII=9 Дж. Із переліку наявних світлофільтрів вибрано світлофільтр НС-2 із ослабленням 2,4, що потребує рівня енергії випромінювання E=42,4=9,6 Дж, який досягається при UH=2350 В, для світлофільтра НС-1 із ослабленням 1,5 необхідний рівень енергії E=6,51,5=9,75 Дж, для чого потрібно використати накачування з UH=2393 В. ІІІ рівень налагоджується без фільтра в межах зони UH>UH*, тобто при UH=2275 В. Таким чином, за запропонованим способом одержано три енергетичних режими для пучка при майже незмінних рівнях інших його параметрів D=7,35-7,40 мм, =405-417 мкс та =7,607,75 мрад. Джерело інформації: 1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюра Н.И. Технологические процессы лазерной обработки. - М: МГТУ им. Баумана, 2008. -с. 574, С. 49, рис. 1.22. 2. Лазеры в технологии / Ф. Ф. Водоватов, А.А.Чельный, В.П.Вейко и др. - М: Энергия, 1975. -рис. 41. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб параметричного керування енергією лазерного пучка, що виконують варіюванням рівня енергії накачування активного середовища лазера, який відрізняється тим, що вплив на енергію накачування застосовують на її обмеженому інтервалі з можливістю точного 1 UA 106630 U регулювання енергії пучка, а досягнення заданого її рівня за межами змінення енергії накачування виконують ослабленням лазерного пучка змінними фільтрами. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2