Многолучевое лазерное устройство для обработки материалов

1. Многолучевое лазерное устройство для обработки материалов содержит многоканальный усилитель, задающий генератор с расширителем для увеличения сечения лазерного пучка до размеров входной апертуры усилителя и оптические элементы, направляющие на каждое обрабатываемое место по одному и/или по нескольку выходных лучей многоканального усилителя, отличающееся тем, что активный элемент усилителя состоит из большого числа скрещенных лазерных пластин, расположенных последовательно в несколько параллельных рядов, каждая пластина состоит из вытянутого вдоль продольной оси пластины узкого ядра из активного материала и неактивной оболочки из оптического материала с таким же или близким показателем преломления, при этом поперечный размер проекции ядра на широкую грань пластины меньше толщины этой пластины, в каждом ряду продольные оси пластин совмещены и образуют оптическую ось канала усиления, причем ряды расположены компактно с постоянным шагом в двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом широкие грани четных и нечетных пластин повернуты относительно друг друга на один и тот же угол, а продольные узкие грани в смежных рядах обращены друг к другу так, что излучение накачки, поступающее со стороны свободной продольной узкой грани, может последовательно проходить между широких граней нескольких пластин.
2. Многолучевое лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что одна пара граней каждой пластины выполнена в виде параллелограмма, при этом, например, четные пластины имеют в форме параллелограмма широкую пару граней, а альтернативные пластины имеют продольную узкую пару граней в форме параллелограмма, причем острые углы этих параллелограммов равны.
3. Многолучевое лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что, в каждом ряду размер поперечного сечения активного ядра в лазерных пластинах плавно или ступенчато увеличивается по мере приближения к выходу усилителя.
4. Многолучевое лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что все или часть, например, только одинаково ориентированные в пространстве пластины, имеют на каждой поперечной узкой грани прозрачную дифракционную решетку с симметричным профилем штрихов, которая разделяет спектральные составляющие, направляя их под разными углами в сторону широких граней, и они распространяются в виде симметричных волноводных мод, отражаясь от широких граней, при этом между стоящими одна за другой скрещенными пластинами с дифракционными решетками установлены оптические элементы, поворачивающие плоскость поляризации усиливаемого излучения.
5. Многолучевое лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что на части торцов входных и выходных пластин установлены отражательные призмы, обеспечивающие последовательно-параллельный проход рядов усиливаемым излучением.
6. Многолучевое лазерное устройство по п. 1, отличающееся тем, что для расширения спектра усиливаемых частот, некоторые пластины имеют активные ядра, выполненные из материала с легирующей примесью, отличной от примеси, используемой в ядрах других пластин.
7. Многолучевой источник лазерного излучения по п. 1, отличающийся тем, что на входах многоканального усилителя вместо задающего генератора с расширителем установлены отражающие элементы, при этом общая длина и условия накачки активных ядер в каждом ряду пластин обеспечивают суперлюминесцентный режим работы усилительных каналов.
8. Многолучевое лазерное устройство по любому п. 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7, отличающееся тем, что выходные пучки многоканального усилителя направляются на обрабатываемый материал с помощью сканирующих лазерных головок, при этом между рабочим полем с обрабатываемым материалом и сканирующими головками установлены сенсоры на раме, ребра которой размещены в неиспользуемых пересечениях периферийных зон сканирования каждой пары лучей, причем одна часть сенсоров направлена в сторону сканирующих головок, и используется для вычисления поправок, компенсирующих ошибки юстировки этих головок, а другая часть сенсоров направлена в сторону обрабатываемого материала и используется для оценки текущего состояния процесса обработки.
9. Многолучевое лазерное устройство по п. 8, отличающееся тем, что рабочее поле с обрабатываемым материалом разделено на сектора в форме равносторонних треугольников, над вершинами которых установлены выходные окна лазерных сканирующих головок на высоте, определяемой по формуле h≥L/tgα, где L - длина стороны треугольного сектора, α - максимальный угол сканирования, при этом каждый луч обрабатывает по заданной программе материал в прилегающих к нему секторах, с приоритетным сканированием в секторах, которые имеют наибольший объем необработанного материала, а при отсутствии в области сканирования луча секторов с необработанным материалом, он сканирует в расфокусированном виде материал в секторах, которые в процессе обработки получили наименьшее количество электромагнитной энергии.
10. Многолучевое лазерное устройство по п. 9, отличающееся тем, что над вершинами треугольных секторов, на которые разделено рабочее поле, установлено по две или более сканирующих головок, у которых области сканирования совмещены с помощью отражающих оптических элементов.
11. Многолучевое лазерное устройство по п. 8, отличающееся тем, что рабочее поле с обрабатываемым материалом разделено на сектора в форме квадратов или прямоугольников, над вершинами которых установлены выходные окна сканирующих лазерных головок на высоте, определяемой по формуле h≥d/tgα, где d - длина диагонали сектора, α - максимальный угол сканирования.
12. Многолучевое лазерное устройство по п. 11, отличающееся тем, что над вершинами квадратных или прямоугольных секторов, на которые разделено рабочее поле, установлено по две или более сканирующих головок, у которых области сканирования совмещены с помощью отражающих оптических элементов.