SU1644270A1 - Laser processing installation - Google Patents
Laser processing installation Download PDFInfo
- Publication number
- SU1644270A1 SU1644270A1 SU884469807A SU4469807A SU1644270A1 SU 1644270 A1 SU1644270 A1 SU 1644270A1 SU 884469807 A SU884469807 A SU 884469807A SU 4469807 A SU4469807 A SU 4469807A SU 1644270 A1 SU1644270 A1 SU 1644270A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- laser
- electrode system
- electrodes
- power source
- installation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к квантовой электронике и может быть применено при создании лазерного технологического оборудовани . Целью изобретени вл етс повышение КПД использовани излучени и надежности установки. Формирователь профил лазерного луча установки образован по крайней мере одной профилированной и охлаждаемой щелевой электродной системой лазера. Электродна система подключена к ВЧ-источнику и образует оптический планарный волновод. На рабочие поверхности электродной системы нанесено неметаллическое покрытие с низкими вол- новодными потер ми, обладающее меньшим, чем материал электродов, эффективным коэффициентом вторичной эмиссии. Межэлектродный зазор посто нен дл всей щели, наход щейс внутри оптического резонатора . 2 ил.The invention relates to quantum electronics and can be applied in the creation of laser processing equipment. The aim of the invention is to increase the efficiency of the use of radiation and the reliability of the installation. The shaper profile of the laser beam installation is formed by at least one profiled and cooled slit electrode system of the laser. The electrode system is connected to an RF source and forms an optical planar waveguide. The working surfaces of the electrode system are coated with a non-metallic coating with low waveguide losses, which has a smaller than the electrode material, an effective secondary emission coefficient. The interelectrode gap is constant for the entire slit inside the optical cavity. 2 Il.
Description
Изобретение относитс к квантовой электронике и может быть использовано при разработке лазерных технологических установок .The invention relates to quantum electronics and can be used in the development of laser technological installations.
Цель изобретени - повышение КПД использовани излучени и надежности лазерной технологической установки.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the use of radiation and the reliability of the laser processing unit.
На фиг. 1 и 2 изображены электродно- волноводные системы установки, поперечное сечение (ось резонатора перпендикул рна плоскости чертежа).FIG. 1 and 2 depict the electrode-waveguide systems of the installation, the cross section (the cavity axis is perpendicular to the plane of the drawing).
Установка содержит профилированные металлические электроды 1 и 2, на рабочие поверхности которых нанесено неметаллическое покрытие 3 и образующие оптический планарный волновод. С обоих торцов элект- родно-волноводной системы установлены зеркала 4 оптического резонатора. Кроме того, изображены стенки разр дной камеры 5, ВЧ-источник 6 питани , система 7 охлаждени (водопроводна сеть). Установка может быть снабжена программируемой системой 8 подачи ВЧ-напр жени на электроды . Неметаллическое покрытие 3 обладает низкими волноводными потер ми и меньшим, чем материал электродов, эффективным коэффициентом вторичной эмиссии. Межэлектродный зазор d посто нен дл всей щели, наход щейс внутри оптического резонатора , и выбираетс из соотношени The installation contains profiled metal electrodes 1 and 2, on the working surfaces of which non-metallic coating 3 is applied and forming an optical planar waveguide. Mirrors 4 of the optical resonator were installed at both ends of the waveguide electrode system. In addition, the walls of the discharge chamber 5, the RF power supply 6, the cooling system 7 (water supply network) are shown. The installation may be equipped with a programmable system 8 supplying RF voltage to the electrodes. Non-metallic coating 3 has a low waveguide loss and less than the material of the electrodes, an effective coefficient of secondary emission. The interelectrode gap d is constant for the entire slit inside the optical resonator, and is chosen from the ratio
C,,C ,,
где С - константа, определ ема родом рабочего газа; / - частота ВЧ-источннка питани ; С2 - константа, определ ема родом рабочего газа, материалом покрыти электродов и частотой ВЧ-источника питани ; Р - давление рабочего газа.where C is a constant defined by the type of working gas; / is the frequency of the RF power source; C2 is a constant determined by the type of working gas, the coating material of the electrodes and the frequency of the RF power source; P is the pressure of the working gas.
Выполнение электродов профилированными и их взаимное расположение в соответствии с указанными услови ми обеспечивает заполнение активной средой щелевой конфигурации поперечного к оптической оси резонатора сечени межэлектродного зазора, что необходимо дл формировани требуемого профил лазерного луча. Волно- водный режим распространени лазерногоMaking the electrodes profiled and their mutual arrangement in accordance with the specified conditions ensures that the active medium fills the slot configuration transverse to the optical axis of the resonator in the cross section of the interelectrode gap, which is necessary to form the desired profile of the laser beam. Wave mode laser propagation
оэoh
4ь 4 Ю 14 4 4 1
излучени внутри резонатора упрощает настройку резонатора и повышает стабильность его работы. Покрытие рабочей поверхности электродов неметаллическим материалом с низкими волноводными потер ми и имеющим более низкий коэффициент вторичной эмиссии, чем материал электродов, а также выбор межэлектродного зазора в указанных пределах, позвол ют осуществить слаботочный режим горени ВЧ-разр да, при котором весь межэлектродный объем (за исключением тонких приэлектродных слоев пространственного зар да, стабилизирующих разр д) можно заполнить плазмой с требуемыми лазерными характеристиками , и повысить порог перехода разр да в сильноточный режим, при котором происходит срыв лазерной генерации, т. е. тем самым повысить надежность работы установки . Эффективность превращени электроэнергии ВЧ-источника питани в лазерное излучение, непосредственно идущее на тех- нологическое применение, равна КПД самого лазера. В установке используетс простейша электродна система без дополнительных стабилизирующих плазму устройств что упрощает конструкцию и, в конечном итоге, повышает надежность эксплуатации установки.Radiation inside the resonator simplifies the configuration of the resonator and increases its stability. Coating the working surface of the electrodes with a non-metallic material with low waveguide losses and having a lower secondary emission coefficient than the material of the electrodes, as well as the choice of the interelectrode gap within the specified limits, allow a low-current RF-discharge mode, in which with the exception of thin near-electrode spatial charge layers, which stabilize the discharge), it can be filled with plasma with the required laser characteristics, and the discharge transition threshold in si can be increased flax-current mode, in which lasing occurs, i.e., thereby increasing the reliability of the installation. The efficiency of converting electric power from an rf power source to laser radiation directly going to technological applications is equal to the efficiency of the laser itself. The installation uses the simplest electrode system without additional plasma stabilizing devices, which simplifies the design and, ultimately, increases the reliability of operation of the installation.
Лазерна технологическа установка, например с СО2-лазером работает следующим образом.A laser technological installation, for example with a CO2 laser, works as follows.
После включени протока хладагента через систему 7 охлаждени электродов 1 и 2, заполнени разр дной камеры смесью СО2:№:Не 1:1:3 при давлении 20 Тор, подачи ВЧ-напр жени от источника б питани частотой 81 МГц на электроды 1 и 2 с обеспечением слаботочного режима горени ВЧ- разр да и настройки зеркал 4 оптического резонатора возникает лазерна генераци . Мощность и профиль луча определ ютс геометрией электродно-волноводной системы и выбираютс с учетом конкретного технологического процесса. Длина резонатора определ етс условием волноводности распространени лазерного излучени внутри резонатора . Взаимное расположение электродов таково, что рассто ние между ними удовлетвор ет приведенному выше неравенству. Параметры и С%/Р имеют следующий физический смысл: - толщина приэлектродных слоев пространственного зар да , которые всегда возникают на границе плазмы разр да с электродами и обладают в слаботочном режиме емкостной проводимостью (с точностью до ионных токов насыщени ); - предельна длина плазменного столба, при превышении которой величина ВЧ-напр жени на емкостных при- электродных сло х достаточна дл их пробо с участием вторично-эмиссионных процессовAfter switching on the refrigerant flow through the cooling system 7 of the electrodes 1 and 2, filling the discharge chamber with the CO2: No: He mixture 1: 1: 3 at a pressure of 20 Torr, applying RF voltage from the source b of the 81 MHz frequency to the electrodes 1 and 2 With the provision of low-current burning mode of the HF discharge and tuning of the mirrors 4 of the optical resonator, laser generation occurs. The power and beam profile are determined by the geometry of the electrode-waveguide system and are selected according to a specific process. The cavity length is determined by the waveguide condition of the propagation of laser radiation inside the cavity. The mutual arrangement of the electrodes is such that the distance between them satisfies the above inequality. The parameters and С% / Р have the following physical meaning: - thickness of the near-electrode spatial charge layers, which always appear at the discharge plasma interface with the electrodes and possess capacitance conductivity in the low-current mode (up to the ion saturation current); - the maximum length of the plasma column, above which the RF voltage on the capacitive near-electrode layers is sufficient for their breakdown with the participation of secondary emission processes
Дл указанных разр дных условий Ci- 1,6-10 см-Гц, см-Тор и Ci/f 0,02 см, ,5 см. Экспериментально установлено, что оптимальной в рассмотренном случае вл етс величина межэлектродного зазора, равна 4 мм. В общем случае С и Ci наход тс экспериментально по следующей методике. При фиксированном d и разных значени х Р измер ют минимальное значение ВЧ-напр жени на электродах UHHH(P), при котором еще реализуетс в стационарном режиме слаботочна форма ВЧ-разр да. Затем увеличивают ВЧ-напр - жение до величины Unef(P), при которой наблюдаетс переход ВЧ-разр да в сильноточный режим горени . Измер ют f/nep(p). С ростом Р Uum(P)- -Unep(P). Величина Р, при котором UHHH(P)(P) вл етс критической дл данного d. Измен межэлектродный зазор d и повтор указанные измерени дл каждого d, получают зависимость (d), из которой находитс Су. Таким же образом определ етс С.For the specified discharge conditions, Ci is 1.6-10 cm-Hz, cm-Torus and Ci / f 0.02 cm, 5 cm. It was established experimentally that the interelectrode gap is 4 mm optimal in this case. In the general case, C and Ci are experimentally determined by the following method. With a fixed d and different values of P, the minimum value of the RF voltage at the electrodes UHHH (P) is measured, at which the low-current form of the RF discharge is still implemented in a stationary mode. Then, the RF voltage is increased to the value Unef (P), at which the RF discharge is observed in a high-current combustion mode. Measure f / nep (p). With increasing P, Uum (P) - -Unep (P). The value of P at which UHHH (P) (P) is critical for a given d. By changing the electrode gap d and repeating the indicated measurements for each d, dependence (d), from which Su is found, is obtained. C. is also determined in the same way.
Мощность лазерного излучени в установке определ етс площадью рабочих поверхностей электродов и мощностью ВЧ- источника питани и может достигать нескольких киловатт. При этом поперечно сечение межэлектродного зазора може иметь требуемый дл конкретного технологического процесса профиль, что позвол в совместить функции электродной системы и формировател профил лазерного луча.The laser power in the installation is determined by the area of the working surfaces of the electrodes and the power of the RF power source and can reach several kilowatts. In this case, the cross section of the interelectrode gap may have the profile required for a particular technological process, which allows to combine the functions of the electrode system and the laser beam profiler.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884469807A SU1644270A1 (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Laser processing installation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU884469807A SU1644270A1 (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Laser processing installation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1644270A1 true SU1644270A1 (en) | 1991-04-23 |
Family
ID=21393717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU884469807A SU1644270A1 (en) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | Laser processing installation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1644270A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721244C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-05-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of controlling laser metal processing |
-
1988
- 1988-07-29 SU SU884469807A patent/SU1644270A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Григорь нц А. Г. и Сафонов А. Н. Методы поверхностной лазерной обработки.- М.: Высша школа, 1987, с. 36. Там же, ст. 178. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2721244C1 (en) * | 2019-11-11 | 2020-05-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method of controlling laser metal processing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5953360A (en) | All metal electrode sealed gas laser | |
EP0003280B1 (en) | Waveguide gas laser with transverse discharge excitation | |
US5216689A (en) | Slab laser with enhanced lifetime | |
EP0150692B1 (en) | Corona discharge preionizer for gas laser | |
KR20010012603A (en) | Compact excimer laser insulator with integral pre-ionizer | |
ES8601579A1 (en) | External electrode transverse high frequency gas discharge laser. | |
US4589114A (en) | Optical mode control for a gas laser | |
JPS6248397B2 (en) | ||
Vidaud et al. | High efficiency RF excited CO2 laser | |
SU1644270A1 (en) | Laser processing installation | |
US4703489A (en) | Waveguide laser | |
US4597086A (en) | Coaxial type laser oscillator for excitation by silent discharge | |
US4381564A (en) | Waveguide laser having a capacitively coupled discharge | |
US5177748A (en) | In phase coupled strip waveguide CO2 laser | |
US5379317A (en) | Microwave-excited slab waveguide laser with all metal sealed cavity | |
Vitruk et al. | High power continuous wave atomic Xe laser with radio frequency excitation | |
US5596593A (en) | Orthogonal RFDC transverse excited gas laser | |
US4387463A (en) | Electrical discharge apparatus and a gas laser pumped by an electrical discharge through the gas | |
Yatsiv | Conductively cooled capacitively coupled rf excited CO2 lasers | |
SU1644269A1 (en) | Gas laser with high frequency pumping | |
US4606035A (en) | Lateral excitation type gas laser | |
RU2683962C1 (en) | Open-chamber for generator of high-frequency pulse based on discharge with hollow cathode | |
JPS58216481A (en) | High frequency discharge sealing type gas laser | |
US4788691A (en) | Method for the operation of a gas laser and a gas laser operated in accord therewith | |
US5095490A (en) | Asymmetric rf excited gas laser electrode configuration |