Основные элементы лазерных установок

 

Основными элементами лазерных установок являются [6]:

- лазерный излучатель;

- оптические модули;

- блок охлаждения;

- источник питания лампы накачки;

- источник питания для акусто-оптических затворов.

 

4.1. Лазерные излучатели и их компоненты для технологических систем и твердотельных лазеров различных типов

 

Излучатели содержатодин или дваодноламповых или двухламповых квантрона с диффузными или зеркальными отражателями, унифицированные узлы зеркал резонатора, юстировочного лазер-пилота, заслонок, затвора. Все узлы монтируются на жестком унифицированном основании длиной 1180 мм. На передней панели основания предусмотрена возможность установки оптических систем, (телескоп, сканер, устройства ввода в оптоволокно). Режимы работы - непрерывный и импульсный, свободная генерация или модуляция добротности (исполнение Q). Средняя мощность излучения - до 25 Вт в режиме ТЕМоо и до 700 Вт в режиме ТЕМmn. Вывод гидро- и электроразъемов: «вниз»- базовый вариант, («вбок» или на заднюю панель основания (опции)).

 

Рис. 4.1. Лазерный излучатель

Рис. 4.2. Резонатор твердотельного лазера

 

Характеристика лазерных излучателей

Базовые серии	Применение	Кол-во квантронов	Кол-во ламп	Режим накачки	Параметры импульсов	Средняя мощность, Вт
Частота, Гц	Длител., мс
LНCQ.106.11	МЛ1, 2, 5			Непр	До 50000 (1)	0.00002 (1)	Более 15 (ТЕМ00)
LНР(Q).106.11	МЛ1, 2			Имп.	500- 2000	0.05-0.1	Более 10 (ТЕМ00)
LН.106.11	МЛ3, 4			Имп.	до 300	0.2-20	Более 150
LН.106.12	МЛ3, 4			Имп.	до 300	0.2-20	250 - 400
LН.106.22	МЛ3, 4			Имп.	до 200	0.2-20	250- 400
LН.106.24	МЛ3, 4			Имп.	до 300	0.2-20	450 -700

 

4.2. Блок охлаждения

 

Блок охлаждения обеспечивает тепловой режим работы лазерного излучателя (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Блок охлаждения для лазерных установок серии МЛ

Состав и конструктивное исполнение:

- насосы фирмы GRUNDFOS;

- двухконтурная схема охлаждения «вода-вода»;

- разборный пластинчатый теплообменник «Лаваль»;

- датчики протока и температуры во внутреннем и внешнем контурах;

- микропроцессорный регулятор температуры c индикатором температур, настроек и ошибок;

- управляемые клапаны системы термостабилизации во внешнем контуре;

- фильтры механической очистки и ионообменные фильтры.

Основные технические данные:

- расход дистиллированной воды в первичном контуре, 40 л/мин;

- теплосъем, до 15 кВт;

- диапазон термостабилизации температуры 20 – 48° С;

- мощность, потребляемая системой не более 650Вт.

 

4.3. Источник питания лампы накачки

 

Источник питания (рис.4.4) предназначен для работы с мощными непрерывными и импульсными технологическими лазерами с ламповой накачкой.

 

Рис 4.4. Источник питания лампы накачки для лазерных установок серии МЛ

Источник питания снабжен унифицированной микропроцессорной системой управления, которая обеспечивает максимальную гибкость, местное и дистанционное управление параметрами, многорежимную синхронизацию, самодиагностику, имеет встроенный датчик защиты от перегрева и перегрузки, системы контроля и самокалибровки.

Основные технические характеристики:

- диапазон регулирования тока дежурной дуги – от 5А до 10А;

- средняя мощность на лампе до 6 кВт;

- диапазон регулирования рабочего тока в лампе – от 14А до 40А.

 

4.4. Оптические модули для твердотельных лазеров

 

Оптическая система (рис 4.5) включает модуль ТV системы, модуль 45º-зеркала, модули фокусирующего объектива (сварочная головка, оптический резак).

 

Рис 4.5. Оптические модули

 

Модуль ТV системы предназначен для визуального контроля за процессом обработки на экране монитора. Содержит: объектив, CCD камеру, узел защиты от засветки (заслонку), плату управления CCD камерой и заслонкой.

Модуль 45º-зеркала предназначен для поворота направления пучка на 90º и соединения модулей оптического блока. Содержит узел поворотного зеркала, кронштейн с фланцами

Модули фокусирующего объектива: сварочная головка, оптический резак.

Сварочная головка содержит: объектив, защитное окно, узел распределения потока защитного газа, механизм перемещения по оси Z, сопло.

Оптический резак содержит: объектив, механизмы перемещения объектива в трех плоскостях (XYZ), защитное окно, узел распределения потока газа, сопло.

 

 

Библиографический список

1. Басов Н. Г., Никитин В. В., Семенов А. С. Динамика излучения Инжекционных полупроводниковых лазеров, "Успехи физических наук", 1969, т. 97, в.

2. Голубев В. С., Лебедев Ф.В. Физические основы технологических лазеров: Учеб. пособие для вузов; Под ред. А. Г. Григорьянца.- М.: Высш. шк.., 1989. - 191 с.:ил.

3. Газовые лазеры (под. ред. Н. Н. Соболева) Москва “Мир” 1968г.

4. Качмарек Ф. Введение в физику лазеров - М.: Мир, 1981.

5. http://www.laser.ru/adopt/intrctrl.

6. http://www.laserapr.ru.

 

 

Содержание

 

Введение ………………………………………………………………..3

Глава 1. Лазеры, используемые при воздействии на материал…………..4

1.1. Различные подходы при классификации лазеров ……………….…….4

1.2. Типы лазеров………………......................................................................7

1.3. Газовые лазеры…………………………………………………………..8

1.3.1. СО₂ - молекулярные газовые лазеры………………………………………10

1.3.2. СО₂ - лазеры с медленной продольной прокачкой………………………..12

1.3.3. СО₂ – лазеры с быстрой продольной прокачкой………………….….……13

1.3.4. Отпаянные СО₂ – лазеры…………………………………………………….13

1.3.5. СО₂ – лазеры с поперечной прокачкой……………………………………..14

1.3.6. СО₂ – лазеры атмосферного давления с поперечным возбуждением….…15

1.3.7. Лазеры на нейтральных атомах……………………………………………..16

1.3.8. Ионные лазеры……………………………………………………………….16

1.3.9. Газодинамические лазеры……………………………………………...……17

1.3.10. Лазеры на парах металлов……………………………………………….....17

1.3.11. Химические лазеры…………………………………………………………17

1.3.12. Эксимерные лазеры…………………………………………………………17

1.4. Полупроводниковые лазеры…………………………………………....18

1.4.1. Лазер на гомопереходе………………………………………………………19

1.4.2. Лазер на двойном гетеропереходе…………………………………………..21

1.5. Жидкостные лазеры……………………………………………………..23

1.5.1. Лазеры на красителях……………………………………………………..…25

1.6. Твердотельные лазеры…………………………………………………..27

1.6.1. Неодимовые твердотельные лазеры………………………………………...28

1.6.2. Лазер на стекле с неодимом………………………………………………....30

Глава 2. Новейшие разработки в лазерной технике…………. ……….31

2.1. Ультраширокополостной полупроводниковый лазер..………….……31

2.2. Лазеры на парах меди………………………….……………………….33

2.2.1. Характеристики саморазогревных лазеров на парах меди………………..34

2.3. Нанолазеры………………………………………………………………37

2.3.1. Нанолазер из кремния………………………………...……………………...39

2.4. Акустический лазер……………………………………………………..40

2.5. Волоконные лазеры…………………………………………………..…43

Глава 3. Технологические и конструктивные особенности лазерных установок серии МЛ ……………………..…….………………………………….46

3.1. Лазерная установка серии МЛ1…...……………………………………46

3.2. Лазерная установка серии МЛ2………………………………….…….47

3.3. Лазерная установка серии МЛ3………………………………….……..49

3.4. Лазерная установка серии МЛ4………………………………………..51

3.5. Лазерная установка серии МЛ5……………………………...…………53

Глава 4. Основные элементы лазерных установок ……………..……..55

4.1. Лазерные излучатели и их компоненты для технологических систем и твердотельных лазеров различных типов………………………………………...55

4.2. Блок охлаждения………………………………………………………...56

4.3. Источник питания лампы накачки…………………………………….57

4.4. Оптические модули для твердотельных лазеров ……………………..58

 

Библиографический список ……………………………………………....60

Содержание ………………………………………………………………….61