激光切割模切板割缝垂直度问题研究

采用NEL-A系列国产轴快流CO2激光器与SLCM-1225数控激光切割机联机切割模切板,研究了模切板割缝与板面不垂直问题的成因。运用几何光学原理对激光束入射到聚焦镜(凸透镜)的几种可能路径进行了讨论,分析认为设备在使用过程中造成光路的微小偏差是引起割缝与板面不垂直的主要原因,并提出可以通过调节聚焦镜和喷嘴相对于光路的位置来实现模切板割缝与板面垂直度的调整。实验结果表明,聚焦镜的水平位置调整可以改变激光束能量对称中心线在聚焦镜上的入射位置,从而改变经过聚焦后的光束能量中心线的方向,进而改变模切板割缝与板面所成的角度。     

激光束干涉法的应用

利用球面波代替平面波作干涉法检验,在设备上较为简单,是本方法的特点和优点.以下着重介绍对平行平晶检验的应用结果.一、用激光束干涉法检验平行平晶1.激光点光源激光光束经一凸透镜聚焦或凹透镜散焦后就可以得到一个具有一定发散角的球面波,它犹如放置在透镜焦点处的一个点光源发出的光波.所以利用激光器发出的激光束     

激光在含有光学元件的湍流中传输时的光束偏转

光学元件可能抑制或者加强大气湍流对激光传输性能的影响.研究了激光束在含有光学元件的湍流大气中的传输问题.根据空间滤波器原理,推导了激光束的随机偏转的解析表达式.作为一个特例,研究了高斯光束通过含有单个凸透镜的湍流大气的光束偏转,对其进行了数值计算,并与不存在光学元件时的光束漂移进行了对比.研究表明:不论光束是准直还是非准直的,光束偏转整体上都随传输距离的增加而增加,变化趋势基本一致,当传输距离相等时,存在凸透镜时的光束偏转都要小于不存在透镜时的光束漂移,激光传输性能得到改善.     

延迟位相在大功率CO_2多模激光束传输与聚焦中的重要性

采用激光光束的延迟位相分析法,研究了大功率CO_2激光束传输与聚焦时光束横截面的大小和光强分布的变换规律。采用大功率激光束光斑质量诊断仪测量了TLP6000型CO_2激光束在不同位置处横截面的大小和光强分布,理论分析与实际测量结果相吻合。根据延迟位相分析法,设计了在焦点附近获得最小的光强起伏变化的光学变换系统。     

提高半导体激光二极管功率密度的光束整形方法

针对半导体激光二极管由束散角大（14~46）导致的激光功率密度在传播过程中不断衰减的问题,提出了一种提高激光功率密度的光束整形方法。首先以X型柱面平凸透镜和Y型柱面平凸透镜对激光二极管输出光束慢轴和快轴方向进行准直,然后通过一对平凸透镜组合进行扩束,进一步提高光束平行度,最后由单片平凸透镜将光束聚焦为高功率密度的光点。采用Light Tools软件仿真光路、优化光学元件参数,对光学元件进行实际选型后安装并调试光束整形系统。测试结果表明:半导体激光二极管输出光束的67%激光能量汇聚于直径1 mm圆内,激光功率密度优于30 W/cm2。     

用鱼眼镜头获得平顶化聚焦的精细激光束

为了将激光高斯光束转化为精细加工需要的能量集中且均匀分布的平顶聚焦的精细激光束,利用衍射成像及其像差理论研究了具有较大畸变和一定场曲的鱼眼镜头对高斯光束的衍射变换作用,导出了其解析计算式,表明了该鱼眼镜头对高斯光束平顶化聚焦的原理。利用Matlab软件进行计算机模拟实验,展示了该鱼眼镜头对高斯光束的平顶化聚焦效果和容易而精密的可调性,表明这一方法与技术是可行的。用该方法获得的平顶化聚焦的精细激光束可被用于激光精细加工、微光机电系统和医学治疗等领域发挥重要作用。     

专利

日本三菱公司的M.Kanaoka等人发明一种移动加工头加工工件方法。激光束在被加工工件表面开始切割的位置聚焦,光束穿透加工工件,同时移动激光加工机头,它必须在平行于工件表面方向移动和在垂直表面方向移动,使焦点总是在被加工件的切割点。(美国专利号:5770833)(No.56)     

强聚焦激光束俘获生物粒子

激光束与透明生物粒子的相互作用中,激光束的力学效应明显地超过热学效应和光生物化学效应。适当的光束配置可以造成一个能捕捉和操纵生物粒子的激光陷阱。本文介绍一种强聚焦氦氖激光束的纯光学陷阱,以及用它阱陷红葡萄球菌、球形鞭毛虫等生物粒子的实验。四十毫瓦功率的激光束     

激光毛化加工新型调制斩光系统的设计

为了提高CO2激光毛化轧辊的质量，根据激光束扩束聚焦的特点，设计了一种新型激光束调制斩光系统。采用机械式调制斩光盘使激光束交替透射与反射到加工表面，达到先预热后毛化或双点毛化的效果。讨论了激光束的调制聚焦光学参数的选择方法，并结合实例进行了讨论。结果表明，通过对光腰位置以及散焦程度进行调节，可以获得合理的焦斑大小与能量密度。使用该光束调制装置加工的毛化轧辊表面具有各向同性和均匀一致的粗糙度，以及较高的耐磨性。     

由反射体旋转引起的聚焦激光束自混合干涉现象

在由反射物旋转引起的非聚焦激光束自混合干涉基础上,研究观察了由反射体旋转引起的聚焦激光束自混合干涉现象。由此提出了一种聚焦激光束自混合干涉的角度测量方法。由于激光器出光口的孔径限制,利用非聚焦激光束的自混合干涉角度测量范围很小。在光路中添加聚焦透镜,使偏离出射光方向的激光束聚焦后重新反馈回激光谐振腔,进而产生自混合干涉。从而使得引起自混合干涉现象的旋转角变化范围扩大了一个数量级以上。由此提出的利用聚焦激光束自混合干涉现象的角度测量方法,测量范围可显著提高,并随着聚焦透镜的焦距减小,测量范围可逐步扩大。     

激光远场聚焦特性实验研究

为使发射光束以会聚形式传播,进行了室外450 m和300 m激光聚焦实验.将扩束准直后的光束通过伽利略望远系统,采用精密位移台调整负透镜与正透镜间距,实现不同距离的光斑聚焦.然后用功率计测量450 m焦点处的功率均值为47.67 mW,标准偏差0.67 mW.并利用光束质量分析仪测量聚焦光斑的能量分布.进而采用Matl...     

一种获得平顶激光光强分布的方法

从Huygens-Fresnel衍射积分出发,计算高斯光束经过初级球差透镜聚焦之后的衍射光场.数值结果表明,当透镜的球差系数为负时,在聚焦光场的两个位置,得到了平顶激光光强分布.还讨论了透镜的菲涅耳数对平顶激光光强分布及其出现位置的影响.结果表明,透镜的菲涅耳数愈小,出现平顶激光光强分布的位置愈往聚焦透镜移动.并且,当透镜的菲涅耳数较小时,平顶激光光强分布的顶部呈现光强调制.计算结果表明,负球差透镜可作为获得平顶激光光强分布的简单方法.     

基于视觉激光切割厚板切割状态监控方法

利用光纤镜头和彩色工业摄像机实时采集激光切割厚板中切割点的图像,从彩色图像中分别选取蓝色、绿色和红色通道图像,分析各通道图像的特点和切割点的几何形状特征。首先以激光焦点在图像中的位置为中心建立坐标系,以x轴方向为起始,45°为间隔向8个方向搜索激光切割区域的边缘点,根据边缘点到坐标原点的距离信息确定激光切割方向和切割顶点;建立边缘识别用抛物线模型,根据边缘处存在灰度特征、梯度特征和方向特征设计识别目标函数,识别切割顶点两侧边缘,进而识别整个切割点处的几何形状。实验表明识别方法具有良好的适应性、准确性和实时性。     

利用畸变透镜获得精细加工激光束

为了获得激光精细加工需要的能量集中且均匀分布的平顶聚焦激光束,利用衍射理论研究了畸变透镜对高斯光束衍射变换的作用,导出了解析计算式,进而获知畸变透镜如何对激光束平顶化聚焦的原理。用Matlab软件进行计算模拟,讨论了畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦的情形和影响因素。表明利用畸变透镜对高斯光束平顶化聚焦是可行的。用这种方法获得的平顶化聚焦激光束可用于激光精细加工、微光机电系统和医学治疗等领域发挥重要作用。     

腔型结构对LD端面泵浦Nd:YAG激光器输出特性的影响

在腔长为 2 47mm的LD端面泵浦Nd :YAG激光器的谐振腔中加入一片凸透镜 ,改变腔型结构 ,发现输出功率由 0 .3 5W增至 1.19W ,M2 因子由 1.0 9增至 2 .6,阈值功率由 2 .78W降至 0 .68W ,与腔长为 2 0mm的谐振腔阈值功率相同。分析表明 ,由于透镜的变换作用 ,使得泵浦端面上振荡光斑与泵浦光斑的比例发生变化 ,在晶体后端面处泵浦光斑确定的情况下 ,激光器的输出功率和阈值功率主要取决于该处的振荡光斑大小 ,与有效模体积无直接关系     

半导体激光器光束匀化系统的光学设计

为了提高半导体激光器光束的均匀性,设计了非球面与微柱透镜阵列相结合的匀光系统。快轴方向利用光线追迹设计非球面匀化透镜;慢轴方向采用微柱透镜阵列对光束进行分割叠加。半导体激光器输出光束通过该匀光系统,在目标面上可以得到能量匀化的方形光斑。利用Zemax光学软件对半导体激光器单管和阵列进行匀化仿真,验证了该匀化系统应用于半导体激光器整形的可行性,得到了目标面动态范围变化对均匀度的影响程度,研究了微柱透镜阵列间距变化及快轴匀化透镜旋转对光斑均匀度的影响。单管和阵列在输出面上的光斑均匀度均大于90%,能量传输效率分别为95.4%和96.2%。该设计结果对半导体激光器光束匀化具有一定的参考价值。     

光漂白法制备聚合物光波导透镜的实验研究

本文研究了用光漂白方法制备ＰＭＭＡ／ＤＲＩ聚全物光波导的条件,并在实验上实现了发散和会聚波导透镜,要明显的改变在内传播光束的方向。