Способ обработки материала лазерным лучом

 

Изобретение относится к применению воздействия лазерного излучения на материалы и может использоваться в лазерной технологии, неразрушающем контроле. Сущность изобретения: формируют лазерный пучок с помощью активной среды и резонатора с глухими и выходными зеркалами, причем в качестве выходного зеркала используют поверхность, подвергающуюся лучевому воздействию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к применению воздействия лазерного излучения на материалы и может использоваться в лазерной технологии, неразрушающем контроле.

При обработке и исследовании материалов при помощи лазерного излучения возникают проблемы создания необходимой плотности мощности на обрабатываемой поверхности. Известны способы (1, 2) лазерной обработки материалов, при которых формируют лазерный пучок с помощью активной среды и резонатора с глухим и выходным зеркалом, фокусируют излучение на обрабатываемую поверхность. Происходит нагрев детали и в зависимости от температуры и времени лазерного воздействия осуществляется тот или иной вид обработки. Фокусировка используется для увеличения плотности мощности выходящего излучения (1). Недостатком фокусировки является то, что происходят дополнительные потери на фокусирующей оптике. Чтобы увеличить энергию воздействия на обрабатываемую поверхность наносят поглощающее покрытие (2). Это покрытие после обработки необходимо удалять. Нанесение и удаление покрытия - трудоемкие операции, требующие значительных затрат, средств и времени. Указанные элементы лазерной обработки (необходимость фокусировки, нанесения и снятия поглощающих покрытий) снижают надежность, увеличивают затрачиваемое время и стоимость.

Изобретение направлено на то, чтобы увеличить плотность мощности лучевого воздействия при фиксированных мощности лазера и поглощающей способности обрабатываемой поверхности. Сущность способа лучевого воздействия на поверхность материала заключается в том, что формируют лазерный пучок с помощью активной среды и резонатора, содержащего глухие и выходные зеркала. Отличие состоит в том, что в качестве выходного зеркала используют поверхность, подвергающуюся лучевому воздействию.

Указанный технический результат достигается за счет того, что поток электромагнитной энергии на зеркале лазерного резонатора значительно больше, чем поток, который выводится из лазера при помощи элемента связи. Энергия, отраженная от поверхности, подвергаемой лучевому воздействию, не является паразитной, она входит в энергию, запасенную в лазере. Энергия, поглощенная упомянутой поверхностью, входит в потери лазерного резонатора, но является полезной энергией лучевого воздействия. Таким образом повышается плотность мощности лучевого воздействия и увеличивается его эффективность.

Схема установки для реализации предложенного способа представлена на чертеже.

Установка содержит лазер с СO₂ активной средой 1, заключенной в кювете 2, ограниченной на торцах глухим сферическим зеркалом 3 резонатора и окном Брюстера 4. Плоская обрабатываемая поверхность 5, расположенная в заданном месте, служит (выходным) зеркалом резонатора. Радиус кривизны зеркала 3 выбирается близким к двойному расстоянию между зеркалом 3 и поверхностью 5, что обеспечивает близкую к полуконфокальной геометрии резонатора лазера и перетяжку пучка излучения на поверхности лазерного воздействия.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛА ЛАЗЕРНЫМ ЛУЧОМ, при котором на поверхность материала воздействуют лазерным лучом, формируемым посредством резонатора, содержащего по крайней мере одно глухое и выходное зеркала, отличающийся тем, что из резонатора извлекают выходное зеркало и обрабатываемую поверхность материала помещают на определенном расстоянии от глухого зеркала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обрабатываемую поверхность материала помещают в зоне выходного зеркала.

РИСУНКИ

Рисунок 1