Сеть профессиональных контактов специалистов сварки.
             

Твердотельный лазер

Темы: Лазерная сварка.

В твердотельных лазерах генерaция излучения осуществляетcя в твердом активном элементе, в качестве которого используют стержни из кристаллa искусственного рубина, стекла с присадкой редкоземельного элемента неодима, алюмоиттриевого граната с добавкой неодима (АИГ : Nd).

Принципиальная схема твердотельного лазера представлена на рис. 1. Твердый активный элемент 2 размещают в резонаторе между двумя зеркалами 1 и З. Зеркало 1 полностью отражает все падающее на него излучение, а зеркало 3 является полупрозрачным. Оптическая накачка активной среды осуществляется энергией газоразрядной лампы-вспышки 4 с источником питания 6. Для получения более эффективного облучения лампу 4 вместе с активным элементом 2 помещают в кожух 5, на внутреннюю поверхность которого нанесено отражающее покрытие типа серебра, золота и др . Кожух 5 имеет эллиптическую форму, а лампа и кристалл размещаются в фокусах эллипса.

Другие страницы по теме

Твердотельный лазер

:

Этим достигаются условия равномерного и интенсивного освещения кристалла. Твердотельный лазер с активными элементами в виде рубинового стержня обычно работает в импульсно-периодическом режиме излучения с длительностью импульсов 10-3...10-9С на длине волны 0,69 мкм. Энергия излучения в импульсе 10-2...103Дж при максимальной частоте повторения импульсов 210 Гц.

твердотельный лазер

Рис. 1. Твердотельный лазер : принципиальная схема.

Твердотельные лазеры с использованием неодима генерируют излучение по схеме, несколько отличной от схемы аналогичного процесса в лазере с рубином. Генерация излучения в них создается по четырехуровневой системе, которая более приемлема для эффективного получения лазерного излучения.

Конструктивно твердотельный лазер с неодимом незначительно отличаются от рубиновых лазеров . При использовании рабочих тел больших размеров однородное возбуждение достигается применением нескольких ламп накачки, устанавливаемых вокруг рабочего тела.

Твердотельные лазеры на стекле с неодимом и на гранате с неодимом генерируют излучение на длине волны 1,06 мкм и характеризуются высокой мощностью излучения в импульсе при импульсно-периодическом режиме генерации. Частотный режим твердотельных неодимовых лазеров изменяется в широких пределах : 0,05 Гц . .. 50 кГц. При низких частотах (0,1 .. .1 Гц) эти лазеры способны генерировать энергию в десятки джоулей в импульсе при длительности импульса порядка 100 мкс.

Отличительной особенностью твердотельных лазеров на АИГ : Nd является возможность генерации излучения нe толькo в импульсно-периодическом, нo и в непрерывном режиме. Мощность непрерывной генерации современных лазеров на АИГ : Nd достигает 0,5... 2,0 кВт и выше. Электрооптический КПД твердотельных лазеров с использованием ламповой накачки активных элементов 1.. .3 %.

Последние годы характеризуются высокими темпами выполнения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области твердотельных лазеров, уровень мощности излучения которых уже достиг 6. ..9 кВт.

В настоящее время в США, Западной Европе, Японии на рынке технологических лазеров по темпам роста объемов продаж мощные твердотельные технологические лазеры стоят на первом месте.

Весьма перспективны разработки новых систем возбуждения активных элементов , когда вместо ламп используются диоды. Это так называемые твердотельные лазеры с диодной накачкой.

Конструкция такого лазера становится более компактной и надежной в эксплуатации, обеспечивает высокий ресурс работы и значительное повышение электрооптического КПД до 10% и выше. В настоящее время освоен промышленный выпуск твердотельных лазеров с диодной накачкой в широком диапазоне мощностей : от нескольких ватт до нескольких киловатт.

Твердотельные (АИГ: Nd)-технологические лазеры имеют более короткую длину волны излучения (1,06 мкм) в отличие от СО2 -лазера (10,6 мкм). Это дает возможность применять для фокусировки линзы из простого оптического стекла, в то время как для СО2-лазера требуются линзы из таких дефицитных материалов, как арсенид галлия, германий , селенид цинка и др.

 
За счет более короткой длины волны излучения (АИГ : Nd)-лазера появляется исклю

чительно важная возможность передачи энергии лазерного излучения по гибким оптоволоконным системам на значительные расстояния (до 100м) с малыми потерями. Использование гибких волоконных кабелей позволяет одним лазером и более одновременно оснастить до шести рабочих мест. При этом на каждом из рабочих мест можно проводить самостоятельный технологический процесс, например сварку, резку и др. В случае установки фокусирующей головки на многопозиционном роботе эффективно осуществляются сварка, резка и другая обработка на изделиях сложного профиля и в труднодоступных местах без использования специально перемещаюшейся оснастки.

Следует также отметить, что эффективный КПД обработки материалов твердотельным лазером заметно превосходит значения КПД при сварке и в особенности при поверхностной обработке излучением СО2-глазера.

Значительную перспективу представляет новое поколение твердотельных лазеров - так называемые диодные лазеры, обеспечивающие весьма высокие значения электрооптического КПД порядка 30 .. .60 %, малые габаритные размеры, небольшую длину волны излучения (порядка 0,8...0,9 мкм) с возможностью транспортировки излучения по гибким световодам, высокие эксплуатационные показатели. Следует ожидать в ближайшие годы широкого распространения диодных лазеров в технологических процессах лазерной сварки, наплавки, пайки и в других видах лазерной обработки материалов.

Основные технические характеристики твердотельных лазеров представлены в табл. 1. В последние годы обращается все большее внимание на развитие твердотельных лазеров, в особенности лазеров с диодной накачкой.

Таблица 1. Технические характеристики твердотельных лазеров.

Твердотельный лазер Рсризл, Вт Аимп, Дж γимп, кГц dп, мм α, рад М,кг
ЛТН-101-103 63...250 - 4 1•10-2 190...340
ЛТН- 501 - 502 8...16 - 5...50 1,5... 1,0 (1...2) 10-3 225
«Квант-15-16» 100...125 10...30 2 •10-2...10-4 0,25 . . .3,0 (1,5 ... 1,8) 10-2 815
«Фотон-500» 300 - - 4 2,5 • 10-2 690
МЛТИ-1200 1000   1 • 10-3...1,0 нет данных

Примечание. У лазеров всех типов λ = 1,06мкм. Условные обозначения; Аимп - энергия в импульсном режиме; dп - диаметр пучка; α - расходимость; Рсризл - средняя мощность излучения ; λ - длина волны излучения; γимп - частота повторения импульсов излучения.

 
 
 
 
 
 

Copyright. При любом цитировании материалов Cайта, включая сообщения из форумов, прямая активная ссылка на портал weldzone.info обязательна.

.