Влияние структуры пучка излучения лазера на профиль поверхности, страница 2

Наконец, рисунок профиля при использовании излучения «точка с кольцом» (ТЕМ00+ТЕМ01) имеет ещё меньшую разнотолщинность.  

Рисунок 3.4.5 Участок профиля параллельной трещины при использовании излучения с распределением «точка с кольцом».

Режимы резки: материал – силикатное стекло толщиной 5,0 мм, мощность лазера 55 Вт, пятно эллипсовидное, размеры a x b 12x1.3 мм, скорость резки 30 мм/с. Профиль измерен индикатором часовым ИЧ-10 с точностью не хуже 0,01 мм. Отсчеты брались через 0,5 мм. Как видно, размеры пучка аналогичны предыдущему случаю, скорости резки одинаковы, мощность лазера несколько выше, однако разнотолщинность составляет около 50 мкм (0,750 – 0,800 мм). В данном случае соотношение мощностей в «точке» и «кольце» использовано 20% на 80%. При других соотношениях картина может меняться.

Рисунок 3.4.6 Участок профиля параллельной трещины при использовании излучения с распределением «точка с кольцом», отношение 20%/80%, ширина пучка 6 мм.

Режимы резки: материал – силикатное стекло толщиной 5,0 мм, мощность лазера 26 Вт, пятно эллипсовидное, размеры a x b 6x1.3 мм, скорость резки 40 мм/с. Профиль измерен индикатором часовым ИЧ-10 с точностью не хуже 0,01 мм. Отсчеты брались через 0,5 мм. При уменьшении длины пучка общая картина профиля остается качественно той же. Однако здесь значения разнотолщинности получились почти вдвое меньше.

Рассмотрим, что получается при изменении соотношений мощностей мод. Для этого настроим лазер так, чтобы на внутреннюю часть (кольцо) приходилось от 10 до 60% энергии. Измерения проводились путем диафрагмирования части излучения («кольца»), и измерения сначала общей мощности, а затем мощности излучения, прошедшего сквозь диафрагму. Многие состояния неустойчивы. Наиболее устойчиво состояние, в котором на «кольцо» приходится от 15 до 30%. Нет гарантии, что на самом деле настройка не будет произведена на моды более высоких порядков. Как показала практика, нет качественной разницы между профилем трещины, полученной с помощью моды ТЕМ01 и ТЕМ11. Главное здесь – обеспечить определенное соотношение мощностей.

Таблица 3.4.2

Зависимость неплоскостности от структуры излучения.

Примечание: измерение мощности лазера ЛГ-25 проводилось с погрешностью 2%. Размер диафрагмы 4 мм.

Рисунок 3.4.7 Зависимость неплоскостности от структуры излучения

Для того, чтобы соотношение мощностей в центре и на краю пучка оставалось одинаковым и предсказуемым, целесообразно вместо многомодового лазера, который может самопроизвольно менять настройку, использовать одномодовый лазер со сканирующим устройством. Требуемое распределение мощности будет формироваться изменением мгновенной скорости пятна излучения в данной точке. Также можно, используя специальное распределение мощности, получать поверхности сложной формы, в том числе сферические, асферические. В идеале, технология позволит изготавливать широчайший спектр оптических деталей без операций шлифования и полирования.