Принцип действия. При вспышке разрядной трубки (5), подключенной к источнику питания, возбуждается активный элемент лазера — рубиновый стержень (1)

При вспышке разрядной трубки (5), подключенной к источнику питания, возбуждается активный элемент лазера — рубиновый стержень (1).

Атомы хрома, находящиеся в состоянии покоя на нижнем энергетическом уровне, под действием испускаемых импульсной лампой фотонов переходят на более высокий энергетический уровень.

После поглощения импульса света возбужденные атомы хрома через промежуточное состояние переходят на более низкий уровень, при этом из­лучая избыток энергии в виде электромагнитных колебаний.

Часть излучаемой атомами энергии рассеивается наружу через стенки стержня, а другая часть в виде фотонов направлена по оси стержня в обе стороны.

Направленные фотоны по пути своего движения вызывают цепную ре­акцию образования новых фотонов, взаимодействуя с находящимися в стержне возбужденными атомами.

Возникший поток световой энергии многократно отразившись от отражателей, установленных на концах рубинового стержня, лавинообразно нарастает после каждого отражения. В итоге — мощный световой поток в виде светового когерентного излучения выходит через полупрозрачное зеркало (3).

Когерентное — это излучение с одной частотой, одного направления и с одинаковыми фазами (или постоянной разностью фаз).

Если на пути этого светового потока поставить фокусирующее световое устройство (линзу), то всю энергию потока можно сфокусировать на очень маленькой площади.

Наименьший технически возможный диаметр площадки, на которой можно сфокусировать монохроматическое излучение, равен длине его волны «А.» при условии

где D — диаметр входного отверстия объектива, F — фокусное расстояние.

Структурная схема промышленной лазерной установки ( рис. 1 )

Установки светолучевой обработки имеют мощность непрерывного излучения до нескольких «сотен кВТ» и энергию непрерывного импульса до нескольких «сотен джоулей».

Их недостатки (большие габариты, сложность изготовления и эксплуатации), в достаточной степени, компенсируются технологическими достоинствами, определяющими промышленное применение лазеров.

К таким достоинствам относятся:

- возможность передачи энергии на расстояние в виде светового луча в любой оптически прозрачной среде,

- отсутствие механического и электрического контакта с обрабатываемым изделием,

- наличие высокой концентрации энергии в месте нагрева,

- возможность плавного регулирования лучистого потока изменением фокусировки луча, возможность получения импульса энергии длительности (до 10" с) и непрерывного излучения.

В зависимости от назначения СЛУ состав оборудования может различаться. Представление об основном из них дает структурная схема промышленной лазерной установки.

Лазерная головка (1) является технологическим генератором когерентного излучения, в основном газовым или твердотельным. Предназначена для создания луча световой энергии заданной мощности излучения.

Оптическая система (3) предназначена для формирования луча с помощью системы линз и обеспечения необходимой концентрации энергии в месте нагрева.

Рис.1 Структурная схема промышленной лазерной установки

Предметный столик (5) предназначен для размещения обрабатываемого изделия (4) и обеспечения его перемещения в соответствии с программой системы программного управления (6).

Система управления (8) предназначена для ввода в работу установки и автоматического регулирования рабочего процесса. Состав элементов САР определяется режимом работы лазера (непрерывным или импульсным).

Емкостный накопитель (11) совместно с зарядным устройством (12) обеспечивают преобразование и передачу энергии от внешнего источника к лазерному элементу с помощью электрического разряда (для газовых лазеров).

Блок поджига (10) предназначен для мгновенного отпирания оптического резонатора (усилителя) накопившего энергию. Благодаря этому создается импульс лазерного излучения до 10⁴ раз увеличенной мощности и до 10⁶ раз уменьшенной длительности.

Стабилизация энергии излучения обеспечивается через обратную связь от датчика энергии излучения (2) на выходе лазера и систему стабилизации (7), с которой корректирующий сигнал поступает в систему управления (8).

В конечном итоге система управления вырабатывает сигналы на формирование импульса излучения установленной мощности и длительности, реагируя на сигналы программного устройства и обратной связи.

Система охлаждения (9) предназначена для охлаждения разрядной трубки лазера водой.

В промышленных ЭЛУ наибольшее применение нашли лазеры твердотельные с оптическим возбуждением и газовые, так как можно получить большие мощности энергии луча.

Дата добавления: 2014-01-07