Стр. 8 - А.Ф. Ширанков, П.А. Носов, А.Г. Григорьянц, Р.С. Третьяков - Разработка оптических головок технологических установок с мощными волоконными лазерами

60

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012

дисков [4—6] показала, что наилучшей структурной схемой является

полученная экспериментально, а затем подтвержденная теоретически

двухкомпонентная схема, у которой первым компонентом является

коллимирующий узел, вторым — фокусирующий узел. Правильность

выбора именно такой схемотехники для работы ЛГ в режиме резки

не вызывает сомнений, так как условия функционирования оптики

для этих двух задач одинаковы (за исключением мощности излуче-

ния). Структурная схема оптической системы разрабатываемой ЛГ

приведена на рис. 4.

Постановка задачи для разработки оптической системы ЛГ: па-

раметры лазерного пучка, выходящего из торца волоконного свето-

вода, известны:

1, 07 мкм,

λ

=

2

13, 2,

M

=

а

h

p

определяется полудиа-

метром внутренней жилы волокна

d

вол

/2. Для лазера ЛС-4-К можно

использовать оптоволокно диаметром 50…400 мкм.

Необходимые требования к ЛГ: обеспечение требуемых парамет-

ров (

h

′

p,

z

′

k

) лазерного пучка в плоскости обработки; допустимые ис-

кажения лазерного пучка; состав компонентов; удельная лучевая

нагрузка на оптические элементы.

При разработке необходимо определить следующие параметры:

структуру узлов и форму линз оптической системы ЛГ; диапазон из-

менения угла падения (

max

ϕ

) лучей на поверхность; искажения ин-

тенсивности поля лазерного пучка в плоскости обработки; отражен-

ный обратно в лазер (от элементов ЛГ) поток излучения.

При разработке ЛГ учитывали следующие условия: малые иска-

жения распределения интенсивности поля в плоскости обработки;

коэффициент

K

h

эффективного увеличения диаметра пучка реальной

выходной перетяжки; максимальный угол падения луча на поверх-

ность линз; поток

Р

отр

излучения обратного отражения от элементов

ЛГ. При этом следует также учитывать реально достигнутую в насто-

ящее время лучевую стойкость оптических элементов ЛГ (рис. 5).

Для решения поставленной задачи была разработана методика,

обеспечивающая выбор наилучшей структурной схемы оптической

Рис. 4. Структурная схема оптической системы ЛГ