ЛТУ на основе газоразрядных лазеров с диффузионным охлаждением (ЛДО)

Лазеры такого типа первыми получили развитие и широкое применение (начиная с середины 60-х годов). Они применяются в различных отраслях промышленности и позволяют выполнять практически весь набор лазерных технологических операций: резка, размерная обработка, получение отверстий, сварка, поверхностная обработка.

Основные характеристики современных промышленных ЛДО приведены в таблице:

модель	кВт	%	мрад		Давление раб.смеси мм.рт.ст.	кВт
ИЛТН704	0,04			1,5:11,2:2,5		~1
ИЛТН709	0,1			1,5:11,2:2,5		0,8
ИЛТН703	30,6			1,5:11,2:2,5
ИЛТН702	0,15
ЛГН702	0,8			1:2:10	7,5
Юпитер	0,3			1:2:7
ИГЛАН3	3,0			1:1,8:5,6
МТЛ2	2,0		2,5
«Кохерент» Е-775	0,8		1,5	4,5:13,5:82		~4
«Фотон» М1000	1,0		1,55	1:2:22

Излучатель. Выполняется из кварцевых трубок. Внутренний диаметр трубки 10÷20 мм, толщина стенки 1-3мм. Большие значения относятся к однолучевым лазерам с большой длиной оптического резонатора. В большинстве случаев ЛДО являются однолучевыми (ИЛГН, ЛГН, Е-775, М1000). Суммарная длина оптического резонатора может достигать нескольких метров. Поэтому применяются свернутые оптические резонаторы (кроме ИЛГН-704). Например, путем использования нескольких газоразрядных трубок, которые последовательно включаются в один общий резонатор с помощью поворотных зеркал. Недостатки: мощность излучения не более 1 кВт, ухудшается стабильность выходных параметров, увеличиваются потери на поворотных зеркалах, усложняется настройка и эксплуатация резонатора. Достоинства: возможность получения малого диаметра пучка излучения, малой расходимости и генерации на одной моде. Это позволяет сфокусировать излучение в пятно диаметром до 50-100 мкм при q≥ / и точно контролировать положение пятна. Поэтому такие лазеры можно использовать для прецизионной обработки (Е-775 и М1000).

В лазерах типа ИГЛН и МТЛ использованы многолучевые оптические резонаторы. Оптический резонатор состоит из большого количества параллельных трубок (37 и 35 соответственно), расположенных внутри общего оптического резонатора.

В лазере типа «Юпитер» применимы резонатор щелевой конструкции, который позволяет получить когерентный пучок кольцевого сечения (см оборот).

Активная среда – используется смесь СО₂; N₂; Не, что позволяет получить излучение с λ=10.6 мкм. В лазерах серии ИЛГН применены отпаянные излучатели. В лазерах других типов используется медленная прокачка активной газовой среды.

Охлаждение – в некоторых лазерах применяется масляное охлаждение газоразрядных трубок с помощью теплообменника масло-вода и с использованием термостабилизации (Е-775, ИГЛАН, МТЛ). В других лазерах применяют охлаждение проточной водой.

Источники питания В большинстве лазеров для накачки используется разряд постоянного тока (кроме МТЛ и ЮПИТЕР). Поэтому источники питания выполнены в виде источников постоянного напряжения, на выходе которых установлены балластные токоограничивающие резисторы. В лазере типа МТЛ используется емкостный безэлектродный разряд переменного тока с частотой 10-20 кГц. Источник питания (имеет мощность 25кВт) состоит из тиристорного преобразователя частоты и блока высоковольтных согласующих трансформаторов. Это позволяет отказаться от балластных резисторов, что повысит КПД, надежность и др. Лазеры с многолучевыми и щелевыми резонаторами имеют преимущества: компактный, возможность повышения мощности излучения (по сравнению с однолучевым), высокая стабильность параметров мзлучения.

Недостатки: большой диаметр пучка излучения и относительно большая расходимость излучения. Это затрудняет транспортировку излучения и препятствует острой фокусировке луча, q≤10⁵ Вт/см²

Резонатор: во всех конструкциях использованы устойчивые оптические резонаторы с одним непрозрачным и одним полупрозрачным зеркалом.

В лазере типа «ЮПИТЕР» используется несамостоятельный разряд в коаксиальной трубе с предионизацией периодическими импульсами высокого напряжения.

Некоторые лазеры кроме непрерывного режима, могут иметь импульсно-периодический режим работы. (Е775 и М1000 – f_u ≤2.5 кГц, ЮПИТЕР – f_u ≤200 Гц)

Система автоматического управления

Зарубежные лазеры снабжаются микропроцессорными системами автоматического управления. Среди отечественных лазеров такой системой снабжается только МТЛ.

Такая система выполняет функции автоматического контроля, регулировки и стабилизации параметров лазерной установки и излучения

Дата добавления: 2014-11-29