ФАЗОСДВИГАЮЩАЯ СИСТЕМА

ФАЗОСДВИГАЩЯ СИСТЕМА
Предаолагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению, в частности к лазерной технике, и может быть использована для создания фазосдвигающих систем (ФСС), входящих в состав тракта транспортировки излучения лазерного комплекса резки.
В технологии лазерной резки металлов принципиальным является поляризация излучения, при оптимальном значении которой достигается наилучшее качество при высокой производительности. В случае линейной поляризации излучения (ЛПИ), формируемого лазером, форма и ширина реза существенно различны при параллельном и перпендикулярном направлении перемещения материала относительно направления электромагнитного вектора Е / I /. Наилучшее качество резки достигается в случае излучения с круговой поляризацией (ИКП).
Существует множество оптических схем транспортировки излучения в лазерных комплексах резки /2, 3/ в которых используются однозеркальные и многозеркальные преобразователи ЛПИ в ЙКП. Среди многозеркальных определенными достоинствами обладает четырех-зеркальная ФСС с фиксированным значением величины фазового сдвига между Р и S ортогональными компонентами излучения Д  90° / 4 / и ФСС с настраиваемой величиной Д в окрестности 90° / 5 /.
Согласно / 4 / ФСС состоит из четырех зеркал, работающих при постоянном угле падения 45°, поворачивающих излучение в одной плоскости на суммарную величину равную нулю градусов, причем первое и четвертое зеркала расположены на главной оптической оси вход - выход. Одщо из зеркал имеет фазовый сдвиг
М.Кл.а02В 5/30,5/28,1/10
Д  90, a остальные имеют Д  0°, a результирующая величина AS 90° коэффициент передачи энергии на длине волны 10,6 мкм не менее 96. Недостатком такой фСС в составе тракта транспортировки излучения является необходимость введения отдельного измерителя мощности ИКП проходаого типа, например / 6/.
Согласно / 5 / ФСС состоит из трех или четырех зеркал, каждое из которых поворачивает излучение в одной плоскости так, что суммарный поворот равен нулю градусов, зеркала имеют величину фазовых сдвигов Д от 0 до 90°, а суммарная величина разности фазовых сдвигов на выходе равна Д,. 90 при номинальном угле падения Х. 45° причем первое и последнее зеркала расположены на главной оптической оси вход - выход. Все зеркала имеют возможность синхронного изменения угла падения излучения относительно номинального значения в пределах от 10 до -10°, причем, по крайней мере, одно из зеркал имеет монотонную зависимость величины А, от  , остальные зеркала имеют величину Д не зависящую от / . Эта ФСС имеет тот же недостаток,
Целью предполагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей ФСС - способность непрерывно измерять энергию или мощность ШП в проходном режиме.
Указанная цель достигается тем, что в трех-или четырехзеркальных ФСС с суммарной величиной , в которой первое и последаее зеркала расположены на главной оптической оси вход выход, все зеркала поворачивают излучение в одной плоскости на суммарную величину ноль градусов, последним по ходу луча установлен зеркальный термоэлектрический приемник излучения.
На фиг,1 дана схема четырех-зеркальной ФСС по предотолагаемой полезной модели. На фиг,2 схематично, в сечении показана конструкция зеркального термоэлектрического приемника излучения (ЗТПИ)о
0.
оси вход - выход, все зеркала поворачивают излучение в одной плоскости с результирующей величиной ноль градусов. Зеркала имеют величину А в интервале от 0° до 90. В случае настраиваемой ФСС величина Д может меняться, например, от 70 до 110° за счет синхронного изменения углов падения всех зеркал, причем, по крайней мере, одно из зеркал имеет монотонную характеристику зависимости Д от  . Последним по ходу луча установлен ЗШИ (зеркало М).
На фиг.2 на кремниевую подложку (1) нанесен электроизяляционный слой тугоплавкого окисла (2). Диаметрально противоположно по периферии подложки на элктроизоляционный слой нанесены контактные площадки (3) на основе меди. Поверх контактных площадок на электроизоляционный слой нанесен термочувствительный анизотропный косонапыленный слой хрома (4(1. На сло хрома нанесен электроизоляционный слой из тугоплавкого окисла (5), на который Б свою очередь, нанесены отражающий слой меди (6) и защитный слой тугоплавкого окисла (7). Термо-ЭДС снимается с контактных площадок и пропорциональна энергии или мощности падающего на ЗТПИ излучения.
Предполагаемая полезная модель имеет следующие существенные признаки; I) ФСС состоит из трех или четырех зеркал, каждое из которых поворачивает излучение в одной плоскости, 2) из которых первое и последнее расположены на главной оптической оси вход - выход, 3) ФСС реализует суммарный поворот излучения на ноль градусов, 4) Зеркала имеют величину фазовых сдвигов Д в интервале от 0° до 90° а суммарная величина Д на выходе ФСС равна 90° или изменяется в области от 70° до 110°.
Предполагаемая полезная модель имеет следующий отличительный признак - последним в ФСС по ходу луча установлен зеркальный термоэлектрический приемник излучения.
может быть изготовлен со следующими характеристиками: коэффициент отражения на длине волны 10,6 мкм равен (98,5-99,0), величина Д  (6-10)  при угле падения /(  45, чувствительность составляет не менее 0,5 мБ/кВт.
Предполагаемая полезная модель реализуется следующим образом. Выбирают трех-или четырех-зеркальную схему ФСС с фиксированным значением Д 90° или с перестраиваемой величиной Д в окрестности 90°. Наиболее удобна в реализации четьфех-зеркальная схема с фиксированным значением А 90°. Учитывая относительную простоту изготовления отражающего- фазосдвигающего покрытия целесообразно выбрать величину фазового сдвига Д  (22,5-30,0)°. Принимаем величину Д  6° для ЗТПИ, тогда для зеркал Щ,2 и 3 величина Д  28°при   45°. Производят расчет конструкции зеркального-фазосдвигающего покрытия с коэффициентом отражения Р ь 99. Затем вакуумной технологией наносят покрытия на зеркала. Изготавливают конструктив с учетом необходимой апертуры лазерного пучка, устанавливают в конструктив зеркала а последним по ходу луча устанавливают в ФСС ЗШИ. Юстируют ФСС по главной оптической оси вход - выход с помощью юстировочных винтов одного из зеркал и контролируют на эллипсометре результирукмцую величину Д 90°. Подключают ЗТПИ к электронному измерительному устройству и калибруют характеристику измерителя мопрости ИКП с помощью эталонного прибора.
Практически нами была изготовлена ФСС для технологического СОр-лазерного комплекса резки на базе лазера ТЛ-1,5 выпускаемого в ИПЛИТ РАН. Изготовленный нами ЗТПИ имел коэффициент отражения при о  45° О  99,3 и  для S и Р компонет отражения, величина Д  6°, чувствительность S - 0,5 мВ/кВт. Фазосдвигающие зеркала имели следующие характеристики на длине волны 10,6 мкм: 0 99,5 и ,0, Д  . Все зеркала были установлены в конструктив, причем последним по ходу
О
луча был установлен ЗТПИ. Результирующая величина Д., коэффициент перечачи мощности составил не менее 96. ЭТОЙ был подключен к электронному измерительному устройству и позволял измерять мощность выходного ИКП до 1,5 кВт с точностью в несколько процентов, что соответствует требованию, предъявляемому к рабочему средству измерения. Таким образом, кроме основной функции преобразования ИЛИ в ИКП ФСС выполняла функцию измерителя моорости ИШ.
ЛИТЕРАТУРА
1.В,С.Голубев, Ф.В.Лебедев. Физические основы технологических лазеров. М.: Высшая школа, 1987, с.60-62.
2.Патент Великобритании №2177814А, приоритет 1986 г.
3.Патент России №4627534, приоритет 29.12.88.
4.Каталог Фирмы COHERE/VT (США),кат.№333-323-00
5.Заявка на изобретение в Роспатент Ш7113926/28,от 13.08.97.
6.Полезная модель России №246, приоритет 10,02.92.
Авторы:   В.Н.Глебов
„if
А.М.Малютин