Разработка лазерно-оптических систем технологических установок на основе теории…
7
стояние от переднего фокуса коллиматора до торца волокна
0
p
z
=
экв
3,83
F
s
s
= − − =
мм.
Также проведены исследования пространственной структуры ла-
зерного пучка после коллиматора, состоящего из двух линз: менис-
ковой и двояковыпуклой. Измерения проводились со всеми вклю-
ченными модулями на нескольких мощностях излучения (600, 900,
1 200, 1 800 и 2 700 Вт) с шагом 10 мм на расстоянии 100 мм от
начального положения. Максимально близкое расстояние, на которое
удалось подвести измерительный прибор от последней поверхности
коллиматора, составило 45 мм. При мощности лазерного излучения
2 700 Вт в начальном положении при проведении измерений размер
пучка составил 9,28 мм, а в конечном — 9,36 мм. Также было зареги-
стрировано распределение плотности мощности излучения в задней
фокальной плоскости коллиматора. Для мощности излучения 2 700 Вт
размер пучка в этой плоскости
9, 34
F
h
′
=
мм. Это позволило рассчи-
тать угловую расходимость входного пучка по данным измерений:
2 0,15
θ =
рад. Видно, что значения угловой расходимости пучка во-
локонного лазера, определенные по паспортным данным на лазер и
экспериментально, практически совпадают. На рис. 2,
а
представле-
ны результаты измерений размера пучка на выходе коллиматора при
мощности излучения 2 700 Вт и аппроксимирующая их гиперболиче-
ская зависимость.
Для того чтобы проверить справедливость применения законов
лазерной оптики при описании преобразования оптической системой
пучка мощного волоконного лазера проведены измерения распреде-
ления плотности мощности излучения на выходе коллиматора, дефо-
кусированного в продольном направлении на
см
15, 2
z
=
мм. В этом
случае торец волокна относительно переднего фокуса коллиматора
находится на расстоянии
0 см
11, 37
p p
z z z
= − = −
мм. Смещение кол-
лиматора позволило сформировать сходящийся пучок (рис. 2,
б
). Из-
мерения проводились в окрестности перетяжки пучка на расстоянии
70 мм от начального положения со всеми включенными модулями
лазера на нескольких мощностях излучения: 600, 900, 1 200, 1 800 и
2 700 Вт.
По результатам обработки измерений после дефокусированного
коллиматора определены пространственные параметры преобразо-
ванного пучка. Для мощности лазерного излучения 2700 Вт (см.
рис. 2,
б
) размер перетяжки пучка
0, 23
p
h
=′
мм, перетяжки пучка
относительно последней поверхности коллиматора находятся на
расстоянии 1 088,0 мм, относительно заднего фокуса коллимато-
ра — на расстоянии
963, 30
p
z
=′
мм, угловая расходимость пучка
