高光束质量CO2激光焊接、切割机的光学系统

介绍了一种实用型高功率、高光束质量CO2激光焊接、切割机,分析其光学系统.激光器采用三折谐振腔结构并进行小孔光阑选模,额定输出功率3kW,功率不稳定度不大于±4%,光束发散角全角约为1.6mrad,为TEM00与TEM01的混合模式;三工位光路转换器的使用,提高了工作效率,增加了加工的灵活性;根据焊接和切割具体要求,设计了透镜聚焦和离轴抛物面反射聚焦两种光束的聚焦方式.实验研究表明,该设备具良好的焊接、切割性能.     

自适应变形镜激光应用技术

自适应变形镜技术在激光加工、激光发射和远距离输出、聚焦系统等方面的应用正日益受到重视，不断发展。它是激光光束质量和聚焦特性自适应控制的关键技术。本文着重论述高功率强激光加工中自适应变形镜技术及其对“飞行光学”聚焦特性控制的新技术。     

基于衍射计算的激光束变换应用研究

通过建立等效近似光学系统,研究了激光加工用的抛物面反射聚焦系统的光学变换特征,并根据标量衍射理论,导出任意给定入射光束在通过光学系统后不同空间平面上光束的强度分布,并对实际检测的高功率高阶混合多模激光束通过聚焦系统后的光强分布做了详细的计算。结果表明,衍射计算的结果与实验相吻合。     

三次反射激光聚焦系统的设计与实现

基于激光推进推力矢量控制,提出、设计并加工了一种三次反射激光聚焦系统。指出了一次反射尖锥面、二次反射环锥面和三次反射高次曲线环面的设计方法,说明了聚焦系统的加工工艺和安装调试过程,并进行了聚焦特性的测量实验。结果表明,脉冲CO2激光功率密度经三次反射激光聚焦系统达到空气击穿阈值,实验中观察到等离子体发光现象。不同设计条件下聚焦形状不同,其聚焦相对位置在一定范围内可调节。     

激光划切机的光束传递系统设计

针对LTCC激光划切机的光束传递系统,介绍了355 nm固体激光的扩束、聚焦原理、系统装调与精密调焦方法.该方法适用于激光加工设备的激光光束传递系统搭建,简单实用.     

新型高功率激光加工用激光光束展宽方法的探索性研究

探索性地提出了一种基于新型扇形类抛物面聚焦镜的高功率激光加工用激光光束的展宽方法,并对该方法的实现原理和光路设计进行了研究与相关实验验证。根据几何光学原理,采用光线追迹的方法,对实际激光光束经新型光束展宽系统变换后的聚焦特性进行了分析。理论结果表明,通过光束展宽系统变换后,能够将原始圆形激光束连续扫描展宽为光强分布均匀的大尺寸(20~500 mm)弧形条状聚焦光斑。利用横流CO2激光器,对该光束展宽系统的实际光学变换特性进行了初步实验研究,实验结果与理论结果相符合。     

透镜聚焦数控激光切割机聚焦光束方向研究

研究了数控激光切割机在进行金属板切割时激光束经凸透镜聚焦的聚焦光束传播方向的偏转问题。找出了当激光束中心入射线与聚焦镜(凸透镜)光轴异面时影响聚焦光束方向的几个入射物理量,并运用几何光学原理给出了聚焦光束方向与它们之间的关系式,同时提出了一个调节聚焦光束方向并使聚焦光束垂直于待切割板材板面的方法。切割实验表明,在一定的调节范围内,采用此方法可以方便地调整聚焦光束方向。这一方法也适用于其他采用透镜聚焦的激光加工设备,并为此类设备的聚焦光束方向调节设计提供了一个新的选择和依据。     

高功率激光器的光束控制研究

对强激光光束控制和参数评价等强激光领域的一些理论作了介绍和分析,以平顶高斯光束(FGB)为例,推导出了它通过无光阑和有光阑的近轴ABCD光学系统传输的解析表达式.阐述了几种实用光束传输变换的方法,总结了影响强激光光束质量的主要因素.以高功率激光的应用需求为背景,研究高功率激光的光束传输变换、光束质量评价和光束控制问题,为相关领域应用提供理论基础和计算依据.     

走向成熟的双工艺焊接技术

1978年发表了涉及双工艺焊接的第一篇文章［’］。这篇文章由英国W．M．Steen等人所写。它指出，使钨惰性气体（TIG）与二氧化碳（Co。）激光技术组合用于材料加工可能有优点。所述事实非常诱人。激光器产生高度聚焦的光束，但高功率价格较贵。而普通加工源能产生较为价廉的高功率，但非聚焦方式，且分辨率相当差。把两种加工源结合，也许能获得经济有效的双工艺效果，性能可接近更高功率激光器的加工，而成本只有后者的几分之一。在20年过程中，北美、欧洲和日本研究小组在双工艺加工方面作了很多理论和实验研究。但令人失望的是，至今…     

多棱镜激光扫描非球面透镜聚焦系统研究

为了提高激光打孔生产质量和降低生产成本,提出了一种多棱镜旋转扫描非球面透镜聚焦在线打孔方案。系统将CO2激光器发出的连续光束经光调制器入射在多棱镜的其中一个表面上,光束经过反射依次扫入聚焦透镜组中。由于轴外像差和扫描速度失真会引起聚焦光斑的线性畸变,从而导致打孔形状的变化,通过选取非球面透镜对光束整形,在聚焦同时调整聚焦光斑的形状以控制打孔的形状。结果表明,在扫描系统中线性误差可控制在0.5%内,打孔大小形状满足生产要求,与传统激光打孔方式相比,提高了打孔的质量与效率。