论文部分内容阅读
射频板条CO2激光器腔镜热畸变导致的光路偏移直接影响激光器输出功率的稳定性和输出模式的好坏，从而影响激光材料加工的质量。常规腔镜热畸变补偿方法采取热补偿方式，该方法可以达到对外光路的补偿调节目的，但该方法的响应时间较长，不能满足实时加工技术的要求。针对射频板条CO2激光器腔镜热畸变造成的功率衰减和模式变差问题，本文结合射频板条CO2激光器自身光路整形系统的特点，设计开发一种基于转折镜调节整形光路偏移补偿系统，本文的主要内容包括：(1)研究射频板条CO2激光器的光学系统，根据整形的结构原理提出整形光路偏移补偿方法。光束整形系统通过聚焦、准直改变光束的发散角并采用柱面镜实现光束在非稳方向和波导方向的匹配。整形系统空间滤波器用于滤除非稳方向光束在远场的旁瓣，经光束整形系统后非稳波导腔初始长方形象散光束变为工业加工用圆形光束。(2)采用转折镜旋转调节方案对射频板条CO2激光器输出光束进行精密微调节。设计转折镜精密调节装置，选择基于压电陶瓷的高精定位器作为微位移驱动器，完成压电陶瓷驱动电路设计，系控制信号数学函数模拟，系统控制信号硬件电路设计，可实现转折镜转动的机械结构。(3)设计PLC人机界面控制和PLC驱动程序。人机界面包括控制信号给定窗口和输出信号实时检测窗口，可实现系统控制信号的控制和实时检测。系统控制信号由PLC产生，控制信号数值大小根据激光器占空比进行换算，控制信号经驱动电路放大后驱动压电陶瓷发生特定长度的输出位移。转折镜在输出位移的作用下发生定量转动，实现外光路补偿调节。本文开发的整形光路偏移补偿系统是大功率射频板条CO2激光器的重要组成部分，可在激光器原理样机中运行稳定，有效提高了射频板条CO2激光器在高功率运行时激光功率稳定性和光束模式的质量。