Patent RU-104883-U1 (RU)
Title: Установка для лазерной обработки материалов
IPC: B23K26/06
Filed: 2011-01-18
Granted: 2011-05-27
Abstract: Предложение относится к области машиностроения, а именно, к устройствам, обеспечивающим обработку материалов лазерным излучением. Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в улучшении эксплуатационных характеристик устройства для лазерной обработки материалов с различными свойствами. Установка для лазерной обработки материалов, включает основание 1, установленный на основании твердотельный лазер 2, содержащий полностью отражающее 3 и выходное 4 зеркала резонатора, активный элемент 5, систему оптической накачки 6 активного элемента 5, устройство изменения мощности накачки 7, и оптическую систему 8 для фокусирования лазерного излучения на обрабатываемом материале 9. Установка для лазерной обработки материалов снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным зеркалом 10, установленным подвижно относительно основания 1 между полностью отражающим зеркалом 3 и активным элементом 5. За счет подбора радиусов кривизны полностью отражающего и выходного зеркал резонатора и расстояний между зеркалами резонатора производят настройку параметров пучка лазерного излучения, устанавливая заданное соотношение между шириной зоны устойчивости резонатора и величиной оптической силы тепловой линзы, наведенной в активном элементе излучением накачки. Далее производят фокусирование пучка лазерного излучения на обрабатываемом материале. При необходимости изменения режима обработки материала осуществляют изменение мощности накачки при сохранении заданного соотношения между шириной зоны устойчивости резонатора и величиной оптической силы тепловой линзы. Для поддержания заданной величины соотношения меняют радиус кривизны полностью отражающего зеркала и устанавливают его на соответствующем расстоянии от активного элемента. 
     Пример выполнения устройства 
     Оптическая схема лазера выполнена со следующими параметрами элементов резонатора: 
     R 1 =-100 мм, R 2 =1000 мм, L 1 =450 мм, L 2 =550 мм, L=100 мм, n=1,82. 
     Ширина зоны устойчивости рассмотренного резонатора составляет: ΔD 1 =Δ(1/f 1 )=D IV -D II =3,82 м -1  =3,46 м -1  =0,36 м -1 . Рабочее значение оптической силы тепловой линзы, выбранное в центре зоны устойчивости резонатора, при этом составляет D 1 =1/f 1 =3,64 м -1 . Отношение (ΔD 1 )/D 1 ≈0,1. 
     При изменении режима работы установки, требующем увеличения мощности накачки на 20%, значение оптической силы тепловой линзы в активном элементе возрастет до D 2 =1/f 2 =4,2 м -1 . 
     В соответствии с расчетом, проведенным по формулам (1)-(4), для сохранения установленной величины отношения (ΔD 2 )/D 2 ≈0,1, перед задним зеркалом резонатора на расстоянии   мм, размещаем зеркало с радиусом кривизны   мм. В этом случае ширина зоны устойчивости полученного резонатора составит ΔD 2 =Δ(1/f 2 )=D IV -D II =4,38 м -1  -3,96 м -1  =0,42 м -1 , что обеспечивает сохранение заданного соотношения (ΔD 2 )/D 2 . Таким образом, резонатор лазера остается в пределах области устойчивости и выполняется соотношение, обеспечивающее высокое качество пучка лазерного излучения, сфокусированного на обрабатываемом материале.