SU1635017A1

SU1635017A1 - Способ лазерной обработки материалов и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1635017A1
Application number: SU884446410A
Authority: SU
Inventors: Вадим Павлович Вейко; Галина Кирилловна Костюк; Владимир Анатольевич Чуйко; Евгений Борисович Яковлев
Original assignee: Ленинградский Институт Точной Механики И Оптики
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1991-03-15

Abstract

Изобретение относитс к лазерной технике и может быть использовано дл непрерывного контрол за распределением 2 интенсивности ИК-излучени в процессе лазерной обработки, в частности, в процессе формировани микрооптических элементов (МОЭ) в пористом оптическом материале локальным лазерным воздействием. Цель изобретени - повышение точности контрол . Пучки лазеров ИК- и видимого диапазонов совмещаютс , фокусируютс на обрабатываемую деталь и синхронно сканируютс по ее поверхности. Размеры п тен обоих пучков на обрабатываемой поверхности уравниваютс . Контроль за распределением интенсивности ИК-излучени на поверхности детали осуществл ют в оптически сопр женной с ней плоскости. в которой осуществл ют сканирование изображением распределени интенсивности видимого излучени на поверхности детали по точечному фотоприемнику. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил. сл

Description

Изобретение относитс к лазерной технике и может быть использовано дл контрол в процессе лазерной обработки за усредненным по времени обработки распределением интенсивности в зоне обработки, в частности в процессе формировани микрооптических элементов (МОЭ) в пористом оптическом материале локальным лазерным воздействием.

Цель изобретени - повышение точности контрол за усредненным по времени обработки распределением интенсивности пучка ИК-диапазона по поверхности обрабатываемой детали, а также упрощение оптической схемы устройства

На чертеже представлена схема устройства дл лазерной обработки материалов.

Устройство содержит два оптических канала; канал формировани ИК-излучени и канал формировани излучени видимого диапазона спектра. Канал формировани ИК-излучени содержит лазер 1 на СОа ( Я 10,6 мкм), электромеханический затвор 2 и объектна 3, установленный под небольшим углом к оптической оси технологического лазера 1. В фокальной плоскости обьектива 3 располагаетс координатный столик 4. на котором размещаетс обрабатываемое изделие 5 За объективом 3 расположен узел 6 синхронного перемещени , состо щий из двух зеркал с блоком 7 управлени . СелекOv

СО

ел о

тивное зеркало 8 установлено за узлом 8 синхронного перемещени . Второй канал содержит лазер 9, оптическую систему 10 фокусировки излучени видь мого диапазона спектра, состо щую, например, из телескопической системы и объектива, узел 6 синхронного перемещени с блоком 7 управлени , селективное зеркало 8, неподвижную диафрагму 11, фотоприемник 12 и осциллограф 13.

Способ реализуетс следующим образом ,

Пучок излучени с Я 10,6 мкм от С02- лазера (лазер типа ЛГ-43) проходит через электромеханический затвор 2, германиевый объектив 3, в фокальной плоскости которого на координатном столике 4 размещаетс обрабатываемое изделие 5, на поверхности которого формируетс зона обработки, и последовательно отражаетс от зеркал узла 6 синхронного перемещени . Покачивание одного зеркала в меридиа- нальной плоскости с частотой fi приводит к перемещению сфокусированного пучка в плоскости обработки по координате X со скоростью Vi dfi, Покачивание другого зеркала в саггитальной плоскости приводит к перемещению сфокусированного пучка в плоскости обработки по координате Y со скоростью V2 df2. где d - размер зоны обработки.

Одновременно с зоной обработки, формируемой излучением СОг-лазерэ. в том же месте и такого же размера формируетс зона обработки излучением видимого спектра от лазера. Формирование осуществл етс оптической системой 10 и узлом 6 синхронного перемещени . Сканирование зоны обработки в процессе обработки осуществл етс покачиванием селективного зеркала 8 с частотой fa. привод щим к перемещению сфокусированного пучка видимого диапазона спектра со скоростью Va dfa относительно неподвижной диафрагмы 11. Излучение, прошедшее через диафрагму при сканировании зом ы обработки, регистрируетс фотоприемником, выход которого соединен с осциллографом. На экране осциллографа наблюдают картину усредненного по времени обработки распределени интенсивности ИК-излучени в зоне обработки.

Усредненое по времени обработки распределение интенсивности видимого излучени в зоне обработки полностью идентично распределению интенсивности ИК-излучени , так как и TQ, л другое распределение формируютс за счет синхронного перемещени совмещенных, сфокусированных пучков одинакового диаметра в пределах зоны обработки. Одинаковость в размерах сечений в плоскости обработки достигаетс перемещением оптических комлонентов оптической системы дл фокусировки излучени видимого диапазона спектра вдоль оптической оси системы.

Совмещение пучков в плоскости обработки достигаетс установкой объектива дл фокусировки ИК-излучени под неболь0 шим углом к оптической оси технологического лазера и размещением оптической системы дл фокусировки излучени видимого диапазона спектра со стороны задней поверхности объектива дл фокусировки

5 ИК-излучени . Небольшой наклон объектива на угол а приводит лишь к незначительному (не более 5% при максимальном угле, что установлено экспериментом) увеличению диаметра фокального п тна в плоско0 сти обработки.

Введение селективного зеркала позвол ет сканировать усредненное по времени обработки распределение интенсивности ИК-излучени в плоскости, оптически сопр 5 женной с плоскостью обработки.

Использование в процессе лазерной обработки при формировании МОЭ точного контрол за усредненным по времени обработки распределением интенсивности в зоне обра0 ботки позвол ет существенно улучшить опти- ческие параметры МОЭ. Например, разрешающа способность МОЭ была доведена до 350 л/мм, а отклонение в фокусном рассто нии удалось снизить до 0,5%.

5

Claims

Формула изобретени 1. Способ лазерной обработки материалов , заключающийс в совмещении пучков технологического лазера ИК-диапазона и

0 лазера видимого диапазона спектра, фокусировке обоих пучков в плоскость обработки , сканировании обоих пучков по поверхности обрабатываемой детали в плоскости обработки и регистрации распреде5 лени интенсивности пучка видимого диапазона по поверхности обрабатываемой детали, отличающийс тем, что, с целью повышени точности контрол за усредненным по времени обработки рас0 пределением интенсивности пучка ИК-диапазона по поверхности обрабатываемой детали, уравнивают размеры обоих пучков в плоскости обработки, сканируют изображением распределени интенсивности пучка

е видимого диапазона на поверхности детали относительно точечного фотоприемпика, расположенного в плоскости, оптически сопр женной с плоскостью обработки, при этом скорость сканировани изображением по фотоприемнику выбирают намного меньше скорости сканировани пучками в плоскости обработки.
2.Способ по п. 1,отличающийс тем, что, с целью упрощени оптической схемы, совмещение пучков осуществл етс после отражени сфокусированного пучка видимого диапазона от задней плоскости поверхности фокусирующего обьектива дл ИК-пучка. расположенного под малым углом к оптической оси ИК-лазера.
3.Устройство дл лазерной обработки материалов, включающее технологический лазер ИК-диапазона и лазер видимого диапазона спектра, узел совмещени пучков обоих лазеров и расположенные далее на общей оптической оси обоих лазеров узел

сканировани пучков и плоское селективное зеркало, а также фокусирующий объектив дл ИК-пучка и преобразователь излучени , отличающеес тем, что. с целью повышени точности контрол за усредненным по времени обработки распределением интенсивности пучка ИК-диапазона по поверхности обрабатываемой детали.между лазером видимого диапазона и узле совмещени пучков введен второй фокусирующий объектив дл видимого пучка, причем его оптические компоненты выполнены с возможностью перемещени вдоль оптической оси, селективное зеркало выполнено сканирующим, а преобразователь излучени выполнен в виде точечного фотоприемника .

9