Brevet FR2662513A1 — publié le 19911129

DISPOSITIF RECUPERATEUR DE L'ENERGIE D'UN FAISCEAU LASER DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif récupéra- teur de l'énergie d'un faisceau laser. L'énergie d'un faisceau laser est parfois utilisée pour chauffer des pièces afin de réaliser un traitement thermique ou en préliminaire à une opéra- tion d'usinage Le faisceau est projeté sur un point de la surface de la pièce, mais une part de l'énergie est réfléchie par la surface et n'est donc pas absorbée Cette part peut atteindre 80 à 90 % dans certains cas Le gaspillage est donc considérable et il faut prendre des précautions pour éviter les destructions que le faisceau réfléchi peut occasionner. Le taux d'absorption peut être accru si on se place dans de bonnes conditions en ce qui concerne la direction d'incidence du faisceau et la direction de polarisation de la lumière, mais les valeurs idéales de ces paramètres sont souvent diffi- ciles à évaluer ou à obtenir et dépendent fortement des conditions concrètes de l'opération Il est donc illusoire de compter sur des accroissements importants de rendement de cette façon. L'invention consiste en un système qui permet une bonne absorption de l'énergie du faisceau laser par la pièce à chauffer Ce dispositif est constitué par un système spéculaire formé d'au moins deux facettes réfléchissantes ayant des normales passant à l'écart du point de la surface atteint par une portion incidente du faisceau laser. Les facettes peuvent être selon l'application planes ou incurvées et focalisantes, en forme de por- tions de surfaces de sphères ou de cylindres Elles peuvent être séparées et mobiles entre elles ou au contraire solidaires les unes des autres et éventuelle- ment continues Les facettes se distinguent donc soit par des courbures différentes, soit par une discontinuité d'orientation. Un tel système permet d'obtenir des réflexions multiples du faisceau laser en direction de la surface à traiter, même si les facettes sont peu nombreuses Avec un système bien choisi, on peut disposer la tête et les facettes par rapport à la surface de manière que le faisceau soit réfléchi sur une première facette, puis sur une deuxième, puis à nouveau sur la première et éventuellement plusieurs fois de suite ainsi Comme une partie de l'énergie du faisceau laser est absorbée par la surface à traiter à chaque arrivée sur celle-ci, les gaspillages d'éner- gie sont sensiblement diminués. Les facettes seront fréquemment liées à la tête de laser, notamment dans le cas o celle-ci est mobile sur La surface Il est avantageux que les facettes aient des positions réglables par rapport à la tête ou entre elles Une telle disposition permet éventuellement de modifier la position des points d'arrivée du faisceau sur la pièce et d'obtenir une concentration plus ou moins grande de l'échauffement. De tels réglages peuvent également être nécessaires pour s'adapter à des courbures et des inclinaisons différentes des surfaces à traiter: un système parfai- tement réglé pour une surface plane risquerait de devenir totalement inopérant pour des surfaces cylin- driques de petit diamètre. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à l'aide de la figure unique qui représente une réalisation de l'invention à titre illustratif et non limitatif. La surface à traiter 1 appartient à une pièce tournée et est donc cylindrique La tête de Laser est référencée par 2 et envoie un faisceau F de Laser vers un premier point d'arrivée Pl de La surface à traiter 1. Le système spéculaire comprend une première facette 3 et une seconde facette 4 réfléchissantes. Les facettes 3 et 4 sont des portions de surfaces sphériques légèrement concaves Leurs points de focalisation f 3 et f 4 sont proches de La surface à traiter 1 mais distincts L'un de L'autre et du premier point d'arrivée Pi, ce qui signifie que des normales issues de tous Les points, à L'exception éventuellement d'un seul, des facettes 3 et 4 passent à l'écart de ce premier point d'arrivée Pi. Le faisceau F est réfléchi au premier point d'arrivée Pl et parvient à la première facette 3, en un premier point de réflexion R 1, d'o il est réfléchi à nouveau vers un deuxième point d'arrivée P 2 sur la surface à traiter 1 Une nouvelle réflexion se produit alors et La lumière atteint un deuxième point de réflexion R 2 situé cette fois-ci sur la seconde facette 4 Le faisceau F est alors dirigé vers un troisième point d'arrivée P 3 sur la surface à traiter 1, entre les deux précédents Pl et P 2, puis vers un troisième point de réflexion R 3 situé sur la première facette 3 On observe encore un quatrième point d'arrivée P 4 non loin du premier Pi, après quoi l'énergie qui subsiste dans cette partie du faisceau s'échappe du dispositif. On conçoit que le réglage de la position des facettes 3 et 4 permet d'ajuster le nombre et la répartition des points d'arrivée P C'est pourquoi chacune des facettes est fixée à la tête 2 par L'inter- médiaire d'un support 5 déformable Les supports 5 comprennent un tube 6 fixé à la tête de laser 2 et perpendiculaire -à elle, dans laquelle coulisse une barre 7 La barre 7 comprend à son extrémité un perçage o une barrette 8 coulisse parallèlement à la tête de laser 2 L'extrémité de la barrette 8 porte une charnière 9 à laquelle la facette 3 ou 4 est fixée. Chacun des degrés de liberté ainsi obtenu peut être bloqué par un moyen approprié qui peut comporter des vis ou les écrous de pression à papillon ou des moyens analogues. On préférera souvent l'emploi de facettes à grande longueur focale, ce qui permet de multiplier le nombre de points d'arrivée P L'augmentation du nombre de facettes réfléchissantes peut également avoir le même effet. REVENDICATIONS 1 Dispositif récupérateur de l'énergie d'un faisceau laser (F) émis par une tête de laser ( 2) vers une surface à traiter ( 1), caractérisé en ce qu'il comprend un système spéculaire formé d'au moins deux facettes ( 3, 4), les facettes ayant des normales passant à l'écart du point (P 1) de la surface ( 1) atteint par une portion incidente du faisceau laser. 2 Dispositif récupérateur d'énergie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les facettes ( 3, 4) sont liées à la tête ( 2). 3 Dispositif récupérateur d'énergie selon la revendication 2, caractérisé en ce que les facettes ( 3,4) ont des positions réglables par rapport à la tête ( 2). 4 Dispositif récupérateur d'énergie selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la tête ( 2) et les facettes ( 3, 4) sont disposées par rapport à la surface ( 1), de manière que le faisceau (F) soit réfléchi sur une première facette ( 3), puis sur une deuxième facette ( 4), puis à nouveau sur la première facette ( 3). Dispositif récupérateur d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les facettes ( 3, 4) ont des positions réglables entre elles. 6 Dispositif d'énergie selon l'une cuelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que les facettes ( 3, 4) sont des portions de sur- faces focalisantes.