Стр. 6 - А.Ф. Ширанков, П.А. Носов, А.Г. Григорьянц, Р.С. Третьяков - Разработка оптических головок технологических установок с мощными волоконными лазерами

58 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012
увеличивался в диаметре из-за дифракции, возникающей в области
дефекта. Кратковременное включение лазерного излучения не при-
водило к эффекту «расползания» пучка в диаметре. Следует отме-
тить, что наличие этого дефекта влияет практически лишь на плот-
ность мощности пучка в области его нахождения, но не влияет на
расходимость и другие параметры пучка.
Размеры пучка на выходе коллиматора измерялись с шагом 15 мм
на расстоянии 120 мм от исходного положения. Огибающая пучка на
выходе коллиматора представлена на рис. 3, а. В начальном положе-
нии диаметр пучка составил 9,6 мм, в конечном — 8,58 мм.
На рис. 3 приведены результаты измерений размера пучка и ап-
проксимирующая их гиперболическая зависимость — огибающая
пучка: на выходе из коллиматора (см. рис. 3, а) и на выходе фокуси-
рующей линзы YС-50 при диаметре волокна 50 мкм (рис. 3, б) и фо-
кусирующей линзы YK-52 при диаметре волокна 100 мкм (рис. 3, в). В
результате обработки данных измерений были определены все пара-
метры пучка на выходе фокусирующего узла:
– для линзы YС-50 размер перетяжки h′p = 0,100 мм, угловая рас-
ходимость 2θ′ = 0,053 рад, параметр конфокальности z′k = 3,75 мм,
параметр М 2 = 7,79;
– для линзы YK-52 h′p = 0,104 мм, 2θ′ = 0,107 рад, z′k = 1,94 мм,
М 2 = 16,44.
Проведенные эксперименты показали, что для многомодового
излучения мощного волоконного лазера справедливы законы распро-
странения такого пучка в пространстве в соответствии с теорией
ЛОС, а также закон его преобразования оптической системой. При
этом излучение иттербиевого волоконного лазера можно адекватно
описывать, используя коэффициент М 2, примененный к основной
лазерной моде. Важно, что такой же вывод следует из работы [8] дру-
гих авторов в этой же области.
Таким образом, для описания излучения волоконного лазера и
его преобразования оптической системой можно использовать тра-
диционные параметры лазерного пучка: полудиаметр перетяжки ла-
зерного пучка по уровню 1/ e2 интенсивности h p; конфокальный па-
раметр zk; положение перетяжки исходного пучка относительно пе-
реднего фокуса оптической системы zp. Причем все основные связи
и зависимости между параметрами лазерного пучка и понятие инва-
рианта сохраняются, а параметр М 2 обобщается на многомодовые
пучки.
Ниже приведено описание разработки методики проектирования
оптической системы высокоэффективной ЛГ для формирования из-
лучения иттербиевого волоконного лазера ЛС-4-К в пятно малого
размера для резки материала. Практика разработки и применения
оптических ЛГ для считывания информации с цифровых оптических