ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
5
УДК 621
А.Г. Г р и г о р ь я н ц , В.В. В а с и л ь ц о в
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА
ИЗЛУЧЕНИЯ МОЩНЫХ ВОЛНОВОДНЫХ
И ВОЛОКОННЫХ ЛАЗЕРОВ
ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЙ
Рассмотрены вопросы применения мощных технологических лазеров
различного типа. Приведены теоретические оценки качества излуче-
ния и экспериментальные данные пространственной структуры из-
лучения мощных волноводных СО
2
-
и волоконных лазеров, а также
исследована зависимость скорости резания от толщины металла.
E-mail:
v.vasiltsov@mail.ru
Ключевые слова
:
технологический лазер, структура излучения, расхо-
димость, скорость резания.
Введение.
Продолжающееся развитие лазерных технологий обра-
ботки материалов предъявляет повышенные требования к источникам
лазерного излучения (надежность, высокое качество излучения, низкие
эксплутационные расходы, высокий ресурс работы и малая стоимость).
Современные индустриальные СО
2
-
лазеры имеют энергетиче-
ский КПД
η
до 10 %; выпускаются модели различной мощности (до
30
кВт) при средней цене 90 долл. за 1 Вт и почасовой цене эксплуа-
тации 4 долл. за 1 Вт [1]. Энергетический КПД твердотельных техно-
логических лазеров на Nd:YAG составляет 3 %, мощность — 6 кВт
при средней цене 145 долл. за 1 Вт и почасовой цене эксплуатации
5
долл. за 1 Вт; КПД волоконных технологических лазеров — 20 %,
мощность — 10 кВт при средней цене 360 долл. за 1 Вт и почасовой
цене эксплуатации 1 долл. за 1 Вт.
Наибольший рост рынка продаж ожидается для твердотельных
лазеров с диодной накачкой (включая волоконные) (ТТЛДН) и для
диодных лазеров прямого действия (ДЛ).
Весьма перспективны компактные щелевые (слэб) СО
2
-
лазеры с
высокочастотной накачкой (ВЧ), обладающие высоким качеством
излучения, близким к дифракционному пределу, а также волновод-
ные СО
2
-
лазеры киловаттного уровня мощности с дифракционным
качеством излучения при высокой компактности, экономичности и
надежности [2—4].
К волноводным лазерам относятся газовые лазеры (например,
СО, СО
2
-
лазеры, эксимерные Xe- и KrF-лазеры, в которых распро-
странение лазерного излучения через активную среду происходит в
волноводе), а также волоконные лазеры.
Отличие волноводных газоразрядных лазеров от обычных газо-
вых лазеров состоит в наличии полого, например диэлектрического,
волновода между зеркалами, который выполняет несколько функций.
С одной стороны, внутренняя поверхность волновода ограничивает
объем, заполненный активной средой, с другой, он служит каналом,