RU2278404C2 - Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления - Google Patents
Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278404C2 RU2278404C2 RU2004127641/28A RU2004127641A RU2278404C2 RU 2278404 C2 RU2278404 C2 RU 2278404C2 RU 2004127641/28 A RU2004127641/28 A RU 2004127641/28A RU 2004127641 A RU2004127641 A RU 2004127641A RU 2278404 C2 RU2278404 C2 RU 2278404C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser radiation
- rod
- axicons
- reflecting
- section
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Способ заключается в том, что перед преобразованием параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения в пучок кольцевого сечения из параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения вырезают его центральную часть круглого сечения для последующей ее подачи в заданную точку сведения пучка кольцевого сечения. Устройство содержит оптически сопряженные входной и выходной аксиконы, при этом одна отражающая коническая поверхность аксиконов смонтирована на концах полого стержня, связанного с другой отражающей конической поверхностью аксиконов через пилоны, а полость стержня разделена перегородкой с соплами для подачи хладагента в упомянутые отсеки. Отражающие поверхности аксиконов и перегородка стержня выполнены со сквозными осевыми отверстиями, при этом диаметр осевого отверстия отражающей конической поверхности аксиконов соизмерим с диаметром пятна сфокусированного лазерного излучения. Технический результат - фокусировка пучков лазерного излучения с повышенной плотностью мощности, чем у существующих. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области лазерной техники и может быть использовано при доставке сфокусированного лазерного пучка на объект (например, при создании лазерных технологических комплексов).
Известны способы фокусировки лазерного излучения, основанные на преобразовании параллельного пучка света в пучок кольцевого сечения с последующим его сведением в заданную точку.
Устройства для реализации способов выполнены на базе оптически сопряженных аксиконов, см. L.W.Casperson and M.S.Shekhani. Breakdown in a Radial-Mode Focusing Element. Appl. Opt., v.13, № 1, 1974, p.p.104-108 и W.R.Edmonds. The Reflakxicon, a New Reflective Optical Element, and Some Applications. Appl. Opt, v.l2, №8, 1973, p.p.1940-1945.
Наиболее близким техническим решением(прототипом) к предлагаемому изобретению является способ фокусировки лазерного излучения, включающий преобразование параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения в пучок кольцевого сечения для последующего его сведения в заданную точку, см. пат. РФ № 2240615 (по заявке № 2003110805/06 от 16. 04.2003 г.), МПК G 21 K 1/00.
Устройство для реализации вышеуказанного способа содержит оптически сопряженные входной и выходной аксиконы, выполненные в виде наружного и внутреннего тел вращения каждый, при этом внутренние тела вращения аксиконов смонтированы на концах полого стержня, связанного с наружными телами вращения аксиконов через пилоны, а полость стержня разделена на два отсека поперечной перегородкой с соплами для подачи хладоагента в упомянутые отсеки.
Недостатком приведенного технического решения является пониженная плотность мощности в фокусируемом пучке лазерного излучения, обусловленная наличием острия (точечного контакта) на внутреннем теле вращения входного аксикона, приводящего к перегреву последнего (ввиду затрудненности теплоотвода) при высоких уровнях мощности плотности фокусируемого излучения и, как следствие, к прогрессирующему разрушению внутреннего тела входного аксикона от его вершины к периферии (для исключения вышеуказанного отрицательного явления вершину внутреннего тела входного аксикона необходимо притуплять плоскими поперечными лысками, что приводит к снижению энергетики в фокальном пятне и уменьшает верхний предел уровня плотности мощности фокусируемого лазерного излучения).
Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении плотности мощности фокусируемого пучка лазерного излучения.
В соответствии с предлагаемым изобретением вышеуказанный технический результат достигается тем, что в способе фокусировки лазерного излучения, включающем преобразование параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения в пучок кольцевого сечения для последующего его сведения в заданную точку, перед преобразованием параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения в пучок кольцевого сечения, из параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения вырезают его центральную часть круглого сечения для последующей ее подачи в заданную точку сведения пучка кольцевого сечения.
В устройстве для фокусировки лазерного излучения, содержащем оптически сопряженные входной и выходной аксиконы, выполненные в виде наружного и внутреннего тел вращения каждый, при этом внутренние тела вращения аксиконов смонтированы на концах полого стержня, связанного с наружными телами вращения аксиконов через пилоны, а полость стержня разделена на два отсека поперечной перегородкой с соплами для подачи хладагента в упомянутые отсеки, внутренние тела вращения аксиконов и перегородка стержня выполнены со сквозными осевыми отверстиями, при этом диаметр отверстия внутреннего тела вращения входного аксикона соизмерим с диаметром пятна сфокусированного лазерного излучения, а осевые отверстия перегородки стержня и внутренних тел вращения аксиконов изолированы от отсеков стержня полыми герметичными элементами.
Кроме того, полые герметичные элементы выполнены в виде тонкостенных трубок, смонтированных коаксиально осевым отверстиям внутренних тел вращения аксиконов и перегородки стержня.
Кроме того, внутренний диаметр тонкостенных трубок, диаметры отверстия перегородки стержня и внутреннего тела вращения выходного аксикона равны или больше диаметра отверстия внутреннего тела вращения входного аксикона.
На чертеже представлено устройство для реализации предлагаемого способа.
Устройство содержит оптически сопряженные входной и выходной аксиконы, выполненные в виде конусообразных наружных 1, 2 и внутренних 3, 4 тел вращения. Внутренние тела вращения 3, 4 аксиконов смонтированы на концах подого стержня 5, связанного с наружными телами вращения 1, 2 аксиконов через пилоны 6 и корпус 7. Полость стержня 5 разделена поперечной перегородкой 8 на два отсека 9, 10, в которые подается хладагент (для охлаждения внутренних тел аксиконов) через каналы 11, 12 посредством сопел 13, 14, предусмотренных на перегородке 8. Выход хладагента осуществляется через каналы 15, 16 (входные и выходные каналы для хладагента конструктивно целесообразно выполнять внутри пилонов 6).
На внутренних телах вращения 3, 4 аксиконов устройства выполнены осевые отверстия 17, 18, а в перегородке 8 стержня 5 предусмотрен осевой канал (отверстие) 19, при этом последний герметично соединен посредством тонкостенных трубок 20, 21 с отверстиями 17, 18 внутренних тел вращения 3, 4 аксиконов. Диаметр d внутреннего тела вращения - 3 входного аксикона выполнен соизмеримым с диаметром пятна сфокусированного пучка лазерного излучения (оптимально - равным диаметру эффективного пятна сфокусированного лазерного излучения в точке F).
Для свободного прохода центральной части (зоны) пучка лазерного излучения внутренние диаметры трубок 20, 21, диаметр канала 19 перегородки 8 стержня 5 и диаметр отверстия внутреннего тела вращения 4 выходного аксикона выполнены равными или больше диаметра d осевого отверстия внутреннего тела вращения 3 входного аксикона.
Реализация предлагаемого способа с помощью приведенного устройства осуществляется следующим образом.
Параллельный пучок I лазерного излучения сплошного круглого сечения подают на внутреннее тело вращения 3 (с конической отражающей поверхностью) входного аксикона, которое после отражения от поверхности последнего с помощью наружного тела вращения 1 входного аксикона преобразуют в пучок II кольцевого сечения для подачи на наружное тело вращения 2 выходного аксикона. После отражения от поверхности наружного тела вращения 2 пучка II осуществляют его сведение в заданную точку F с помощью внутреннего тела вращения 4 выходного аксикона (точка F размещена в фокальной плоскости устройства и имеет диаметр эффективного пятна сфокусированного (сведенного) излучения, равный d). При подаче излучения на внутреннее тело вращения 3 входного аксикона из пучка I вырезают (выделяют) его центральную часть (область) III с диаметром d в поперечном сечении с помощью осевого отверстия 17 тела 3 (диаметр отверстия 17 выбирают из условия соизмеримости с диаметром пятна сфокусированного (сведенного) излучения пучка II).
Вырезанную из пучка I часть III излучения пропускают через отверстие трубки 20, канал 19, отверстие трубки 21 и подают в точку F сведения пучка II для суммирования с последним.
Отвод тепла от внутренних тел 3, 4 аксиконов осуществляют путем прокачки хладагента (охлаждающей жидкости) через отсеки 9, 10 посредством входных 11, 12 и выходных 15, 16 каналов гидросистемы (в графических материалах условно не показано).
Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение имеет преимущество по сравнению с известным, а именно:
- за счет полного использования энергии светового пучка (включая его центральную часть) повышается плотность мощности в фокальном пятне сведенного в заданную точку излучения;
- отсутствие острой вершины на внутреннем теле входного аксикона уменьшает степень нагрева тела и улучшает теплоотвод, что позволяет производить фокусировку пучка лазерного излучения с повышенной плотностью мощности.
Следовательно, при использовании изобретение дает технический результат, заключающийся в возможности использования лазерных пучков с повышенной плотностью мощности световой энергии.
Claims (3)
1. Способ фокусировки лазерного излучения, включающий преобразование параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения в пучок кольцевого сечения для последующего его сведения в заданную точку, отличающийся тем, что перед преобразованием параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения в пучок кольцевого сечения, из параллельного пучка лазерного излучения сплошного сечения вырезают его центральную часть круглого сечения для последующей ее подачи в заданную точку сведения пучка кольцевого сечения.
2. Устройство для фокусировки лазерного излучения, содержащее оптически сопряженные входной и выходной аксиконы, выполненные в виде двух отражающих конических поверхностей каждый, при этом одна отражающая коническая поверхность аксиконов смонтирована на концах полого стержня, связанного с другой отражающей конической поверхностью аксиконов через пилоны, а полость стержня разделена перегородкой с соплами для подачи хладагента в упомянутые отсеки, отличающееся тем, что отражающие конические поверхности аксиконов, смонтированные на концах полого стержня, и перегородка стержня выполнены со сквозными осевыми отверстиями, при этом диаметр осевого отверстия отражающей конической поверхности аксиконов, смонтированных на концах полого стержня, соизмерим с диаметром пятна сфокусированного лазерного излучения, а осевые отверстия перегородки стержня и отражающих конических поверхностей аксиконов, смонтированных на концах полого стержня, изолированы от отсеков стержня полыми герметичными элементами.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полые герметичные элементы выполнены в виде тонкостенных трубок, смонтированных коаксиально отражающим коническим поверхностям аксиконов на концах полого стержня и осевому отверстию перегородки стержня.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004127641/28A RU2278404C2 (ru) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004127641/28A RU2278404C2 (ru) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004127641A RU2004127641A (ru) | 2006-02-20 |
RU2278404C2 true RU2278404C2 (ru) | 2006-06-20 |
Family
ID=36050768
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004127641/28A RU2278404C2 (ru) | 2004-09-15 | 2004-09-15 | Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2278404C2 (ru) |
-
2004
- 2004-09-15 RU RU2004127641/28A patent/RU2278404C2/ru active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004127641A (ru) | 2006-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1417738B1 (en) | Portable laser device | |
US5769844A (en) | Conventional light-pumped high power system for medical applications | |
CN102043346B (zh) | 光源装置 | |
JPS60143600A (ja) | ホットプラズマ発生装置 | |
CN108247201B (zh) | 一种高压水束发生装置及具有该装置的水导激光系统 | |
EP0525891B1 (en) | Method and apparatus for an increased pulse repetition rate for a CW pumped laser | |
US20060280217A1 (en) | Optical apparatus, comprising a brightness converter, for providing optical radiation | |
WO1994026010A2 (en) | Solid state laser with interleaved output | |
RU2278404C2 (ru) | Способ фокусировки лазерного излучения и устройство для его осуществления | |
US4032862A (en) | High power electrodeless gas arc lamp for pumping lasers | |
WO2003034554A1 (fr) | Appareil laser | |
Reichel et al. | A special irrigation liquid to increase the reliability of laser‐induced shockwave lithotripsy | |
JPH08220404A (ja) | Yagレーザ加工システムと冷却式 光ファイバケーブル | |
CN113634880A (zh) | 一种多光束水导激光加工装置与加工系统 | |
US6078600A (en) | Generation and use of high power 213 nm and 266 nm laser radiation and tunable 210-400 nm laser radiation with BBO crystal matrix array | |
KR100348998B1 (ko) | 방사형으로 배치된 여러 개의 직선형 다이오드 레이저를이용한 고체레이저 발생장치. | |
JP4867032B2 (ja) | 太陽光励起レーザー装置 | |
RU2025244C1 (ru) | Способ газолазерной резки | |
JPH09153655A (ja) | レ−ザ装置 | |
JP2001111148A (ja) | レーザーダイオード励起型固体レーザー発振器 | |
RU2240615C1 (ru) | Устройство для фокусировки лазерного излучения | |
JPH01234515A (ja) | レーザ加工装置 | |
KR100385094B1 (ko) | 복합포물집속체를 이용한 다이오드 여기 이터븀 야그디스크 레이저 장치 | |
JPH07115237A (ja) | 固体レーザ装置 | |
JP2021100092A (ja) | レーザ装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130517 |
|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130717 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |