作者:admin 时间:2024-9-13 10:55:24
随着超快激光的发展,应用逐渐广泛,其可用于超快光谱和激光打孔等应用。利用超快激光进行打孔的设备有皮秒激光器(激光脉宽小于10ps,最高平均功率为100W@1064nm),光路系统,运动控制系统和视觉系统,其中光路系统包含有径向波片,扫描振镜,反射镜和棱镜等,如图1所示。
这套设备通过激光钻孔的方式进行打孔,用到XY振镜、棱镜和聚焦镜组合的方法,棱镜旋转的同时扫描反射镜后光束的位置和角度得到控制,因此实现旋转打孔。实验用到专用的激光旋转打孔头,旋转棱镜以可调范围为45-90°的角度倾斜安装,同时,旋转棱镜安装于中空轴伺服电机上,伺服电机的最高转速为500rpm。此次分别采用线偏振光、圆偏振光、径向偏振光对K403等轴铸造高温合金材料出口孔形的影响,其中用到波长355nm,功率36W,速度450mm/s,频率500kHz ,脉冲<10ps的设备参数加工小孔,并且加工300次。
图1:设备示意图
主要功能:
如图2所示,超快激光打孔设备通过1/2波片,棱镜和功率计实现功率监测系统。另外,激光器的P偏光和S偏光对打孔也比较重要,当S光和P光吸收不对称时,可能会出现不规则形状的小孔。这个设备用到的皮秒激光器为线偏振输出,通过四分之一波片将其转换为圆偏振光,通过径向波片,将线偏振光转换成径向偏振光,在激光旋转中,偏振分量垂直于加工材料侧面,可加工出圆孔,如图3,是各种偏振图示。
图2:功率监测系统
图3:(a)线偏振光(b)圆偏振(c)随机偏振(d)径向偏振(e)角向偏振
通过上述分析,偏振影响着激光打孔的形状,如下图,分别是在K403材料上使用线偏振光、1/4波片和径向波片加工小孔,可清晰的看到,通过加径向波片之后,小孔的形状变得光滑圆润。这也有效的验证了径向波片对激光打孔的圆度有着显著效果。
图4:左:线偏振光下打孔的形状 中:加1/4波片后的小孔形状 右:加径向波片的小孔形状
总结:
通过分析,激光打孔时,为了得到圆度更高,边缘更加平滑的小孔,径向波片是不错的选择,其中使用的设备组成有光学仪器和光学元件。海纳光学可以为客户提供各种各样的光学仪器和光学元件,其中包含激光器,振镜,反射镜和波片等。海纳代理了德国B.Halle和立陶宛WOP等厂家的波片,更多详情,请联系我们。
参考文献:超快激光精密打孔设备及其实现方法.闵大勇,王雪辉,东芳,李海燕,程伟.武汉华工激光工程有限责任公司,湖北武汉430223.