При лазерной обработке материалов обычно требуется направить сфокусированный лазерный луч на заготовку. Устройства, используемые для этого, называется Лазерные головы. В зависимости от конкретного применения ее можно более конкретно назвать режущей головкой, сверлильной головкой, сварочной головкой, паяльной головкой и т. д.
Обрабатывающую головку можно рассматривать как конечную часть системы подачи луча. Поскольку наиболее важная функциональность часто сосредоточена в головке, термин система подачи луча иногда применяется только к этой части, игнорируя путь от источника лазера до головки — особенно если он простой и короткий.
Излучение от лазера — чаще всего промышленного лазера — может быть отправлено на одну обрабатывающую головку или на несколько головок: либо попеременно (разделение времени), либо с распределением оптической мощности на разных головках (с помощью расщепителей луча).
Хотя основная функция применения лазерного луча может показаться простой, лазерные обрабатывающие головки часто должны предлагать ряд дополнительных функций, достигаемых с помощью различных видов аксессуаров.
Во многих случаях лазерный луч должен быть сфокусирован на небольшом пятне на заготовке, например, потому что нужно обработать только небольшое пятно или потому что только так можно достичь достаточно высокой оптической интенсивности. Обычно фокус луча должен находиться на поверхности заготовки или вблизи нее.
Обычно лазерный луч направляется в обрабатывающую головку в виде приблизительно коллимированного луча (т. е. с относительно большим диаметром луча и низкой расходимостью луча), а затем фокусируется с помощью линзы или изогнутого зеркала внутри головки. Фокусировка с помощью линз предпочтительна при низких уровнях мощности, но изогнутые зеркала обеспечивают лучшую обработку мощности. Потенциальным недостатком использования зеркал является вносимый астигматизм при ненормальном падении.
Расстояние от фокусирующего элемента до фокуса луча примерно равно его фокусному расстоянию. В некоторых случаях фокусирующий элемент можно заменить на использование других значений фокусного расстояния, которые, как правило, влияют не только на радиус луча в фокусе, но и на его расстояние от выхода обрабатывающей головки, т. е. на рабочее расстояние (см. ниже). Не принято использовать регулируемую оптику (например, зум-объектив в фотоаппарате) для получения регулируемых параметров луча.
Различные параметры используемого лазерного источника, входящие в систему подачи луча, должны быть совместимы с параметрами обрабатывающей головки:
Множество параметров лазерного источника должны соответствовать используемой обрабатывающей головке!
Головка обычно изготавливается для определенного диапазона длин волн, где хорошо работают используемые зеркала, линзы, антибликовые покрытия и т. д. Обычные версии работают на 1,06 мкм (для YAG-лазеров и волоконных лазеров) или на 10,6 мкм (CO2-лазеры), но существуют также обрабатывающие головки для зеленого света (532 нм, 515 нм) или для области 2 мкм.
Для системы пучка в свободном пространстве (обычное решение для CO2-лазеров и эксимерных лазеров, например) входной пучок обычно должен быть приблизительно коллимирован с соответствующим радиусом пучка и фактором качества пучка M2. (Обратите внимание, что слишком малый диаметр пучка на входе может привести к большему пятну в фокусе пучка.)
Параметры волокна должны соответствовать, но не гарантируют определенный профиль фокусного пучка.
В случае доставки с помощью мощного волоконного кабеля (что является обычным для твердотельных лазеров, включая волоконные лазеры и прямые диодные лазеры) обычно важны только диаметр сердцевины волокна и числовая апертура. Однако детали условий запуска определяют распределение мощности по управляемым волоконным модам, и полученный размер пятна фокусировки зависит от этого.
Оптическая мощность не должна превышать номинальную мощность головки. Помимо средней мощности лазера, для импульсных лазеров пиковая мощность также может быть ограничена.
Подпишись на наш Telegram-канал. В нем мы публикуем главное из жизни Саратова и области с комментариями
Теги:
