Разработка лазерно-оптических систем технологических установок на основе теории…
3
При увеличении мощности лазера помимо роста стоимости, ухудша-
ется качество его излучения. В результате увеличивается энергопо-
требление источника излучения, уменьшается КПД лазерной уста-
новки и снижается качество обработки вследствие появления различ-
ного рода нежелательных дефектов. В то же время, например, за счет
корректного расчета применяемых оптических элементов с учетом
принципиального различия свойств когерентного лазерного излуче-
ния и некогерентного теплового излучения легко достигается умень-
шение размера лазерного пятна в зоне обработки в 2…3 раза, что эк-
вивалентно повышению мощности лазера более чем в 4…9 раз.
Появление и последующее бурное развитие лазерной техники
способствовали становлению новых научных направлений. Так, од-
ним из таких направлений является лазерная оптика — раздел опти-
ки, в котором изучается формирование лазерного излучения оптиче-
ским резонатором и внешней оптической системой и вопросы синте-
за, разработки и создания лазерных приборов, оборудования и
технологических комплексов, обеспечивающих успешное решение
различных практических задач. Это научное направление успешно
развивается более 35 лет на кафедре «Лазерные и оптико-элект-
ронные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана под руководством д-ра
техн. наук, профессора И.И. Пахомова.
Преобразование когерентного лазерного излучения оптическими
системами описывается более общими законами, чем законы (такие
как принципы Гаусса и формула Ньютона), которые используются в
традиционной гауссовой оптике при работе с некогерентными (теп-
ловыми, люминесцентными и др.) источниками [2–4]. Причем эти
законы принципиально различаются уже в параксиальной области.
Кроме того, различаются пространственные параметры, характери-
зующие когерентное лазерное и некогерентное тепловое излучения.
Поэтому общеизвестные программные средства Zemax, Code V, Oslo,
Synopsys и др. нельзя использовать при разработке оптических си-
стем для лазерной обработки. Это особенно относится к выбору
структурной схемы и габаритному расчету оптических систем.
При работе с одномодовыми лазерами теория лазерной оптики
продемонстрировала работоспособность и эффективность на практи-
ке, что подтверждается успешной разработкой ряда лазерно-
оптических систем [5–7].
В настоящей работе экспериментально доказана применимость
теории лазерной оптики для описания распространения в свободном
пространстве и преобразования оптической системой излучения
мощного волоконного лазера. На основе теории лазерной оптики раз-
работана методика синтеза оптических систем технологических го-
ловок для лазерной обработки материала.
