Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Лазер на парах меди с однопучковым излучением дифракционного качества и его возможности для микрообработки материалов изделий электронной техники

# 08, август 2014
DOI: 10.7463/0814.0720903
Файл статьи: SE-BMSTU...o062.pdf (2357.89Кб)
авторы: Лябин Н. А., Чурсин А. Д., Парамонов В. С., Клименко В. И., Парамонова Г. М., Колоколов И. С., Бетина Л. Л., Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Казарян М. А.

УДК 535.621.37; 621.378.325

Россия, ОАО «НПП «Исток» им.Шокина»

 МГТУ им. Н.Э. Баумана

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт имени П.Н.Лебедева РАН

Исследована структура, пространственные, временные и энергетические характеристики излучения лазера на парах меди (ЛПМ) с оптическими резонаторами, обладающими высокой пространственной селективностью: с нестабильным резонатором (НР) с двумя выпуклыми зеркалами и телескопическим НР, и определены условия формирования однопучкового излучения с дифракционной расходимостью и высокой стабильностью положения оси диаграммы направленности.
Самым весомым и перспективным применением ЛПМ с НР с двумя выпуклыми зеркалами является использование его в качестве задающего генератора (ЗГ) в лазерных системах на парах меди (ЛСПМ) типа задающий генератор – усилитель мощности (ЗГ – УМ), когда мощность дифракционного пучка излучения и плотность мощности в сфокусированном пятне диаметром 10-20 мкм увеличивается на 1-2 порядка. С применением в качестве УМ промышленных отпаянных активных элементов (АЭ) серии «Кулон» со средней мощностью излучения 15-25 Вт плотность пиковой мощности возрастает до 1011 Вт/см2, АЭ «Кристалл» мощностью 30-50 Вт до 1012 Вт/см2, что достаточно для производительной и качественной микрообработки материалов толщиной до 1…2 мм. Такая ЛСПМ явилась основой для создания современных автоматизированных лазерных технологических установок (АЛТУ) типа «Каравелла-1» и «Каравелла-1М» для изготовления прецизионных деталей изделий электронной техники (ИЭТ) металлических толщиной до 0,5 мм и неметаллические до 1,5…1,8 мм.
ЛПМ с телескопическим НР со средней мощностью дифракционного пучка излучения 5-6 Вт стал основой для создания промышленных АЛТУ «Каравелла-2» и «Каравелла-2М» для изготовления прецизионных деталей ИЭТ металлических толщиной до 0,3 мм и неметаллических до 0,5-0,7 мм.
Практическая работа на всех типах АЛТУ «Каравелла»» показал ряд существенных преимуществ лазерного способа импульсной микрообработки перед традиционными способами, включая и электроэрозионную обработку: широкая номенклатура обрабатываемых конструкционных металлических и неметаллических материалов; уменьшение количества операций и переходов в несколько раз; экономия материалов при изготовлении и раскрое заготовки из листа; высокая производительность изготовления деталей, как простой, так и сложной конфигураций (на порядок и более); эффективная обработка в атмосфере воздуха (без поддува технологического газа); высокая точность изготовления деталей (4-10 мкм); малая шероховатость поверхности реза (≤ 1…2 мкм); малая зона термического влияния (≤ 3…5 мкм); отсутствие расслоения и микротрещин металла (молибдена, вольфрама); высокий процент выхода годных деталей (до 100%); невысокая трудоемкость изготовления и универсальность технологической оснастки.
Основные выводы, сделанные в настоящей работе по результатам исследований ЛПМ, справедливы и для других импульсных лазеров, обладающих короткой длительностью существования инверсии населенностей.

Список литературы
  1. Walter W.T., Piltch M., Solimene N., Gould G. Pulsed laser action in atomic copper vapor // Bull. Amer. Phys. Soc. 1966. Vol. 11, no. 1. Р . 113.
  2. Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г. Эффективный импульсный лазер на парах меди с высокой средней мощностью генерации // Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1972. Т. 16, № 1. С. 40-42.
  3. Эффективные газоразрядные лазеры на парах металлов: сб. статей / под pед. П.А. Бохана. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 1978. 209 с.
  4. Солдатов А.И., Соломонов В.И. Газоразрядные лазеры на самоограниченных переходах в парах металлов. Hовосибирск: Hаука, 1985. 152 с.
  5. Григорьянц А. Г., Казарян М. А., Лябин Н. А. Лазеры на парах меди: конструкция, характеристики и применения. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 312 с.
  6. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов / В.М. Батенин, В.В. Бучанов, М.А. Казаpян [и др.]. М.: Научная книга, 1998. 544 с.
  7. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов - 2. В 2 т. Т.1 / В.М. Батенин, А.М. Бойченко, В.В. Бучанов [и др.]; Под ред. В.М. Батенина. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 544 с.
  8. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов - 2. В 2 т. Т. 2 / В.М. Батенин, П.А. Бохан, А.М. Бойченко [и др.]; Под ред. В.М. Батенина. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. 616 с.
  9. Little C.E. Metal Vapour Lasers: Physics, Engineering and Applicaitions. Chichester ( UK ): J . Wiley and Sons Ltd ., 1999. 620  p .
  10. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки: учеб. пособие для вузов / Под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 664 с .
  11. Chimenti R., Walter W.T. Coherence properties of the pulsed copper vapor laser // Bull. Am. Phys. Soc. 1971. Vol.16. Р . 41-42.
  12. Земсков Л.И., Исаев А.А., Казарян М.А., Петраш Г.Г., Раутиан С.Г. Применение неус-тойчивых резонаторов для получения дифракционной расходимости излучения им-пульсных газовых лазеров с большим усилением // Квантовая электроника. 1974. Т. 1, № 4. С. 863-869.
  13. Получение дифракционной расходимости с импульсными лазерами, обладающими малым временем существования инверсии / К.И. Земсков, А.А. Исаев, М.А. Казарян [и др.] // 2-й Всесоюзный симпозиум по физике газовых лазеров (Новосибирск, 16–18 июня 1975 г.): тез. докл. Новосибирск, 1974. С. 141.
  14. Сжимающиеся пучки в телескопических резонаторах / А.А. Исаев, М.А. Казарян, Г.Г. Петраш. С.Г. Раутиан // Квантовая электроника. 1974. Т. 1, №   6. С. 1379-1388.
  15. Эволюция гауссовых пучков и импульсная генерация в лазерах с неустойчивыми резонаторами / А.А. Исаев, М.А. Казарян, Г.Г. Петраш, С.Г.Раутиан, А.М.Шалагин // Квантовая электроника. 1975. Т. 2, №   6. С. 1125-1137.
  16. Пространственные, временные и энергетические характеристики излучения лазера на парах меди / В.П. Беляев, В.В. Зубов, А.А. Исаев, Н.А. Лябин, Ю.Ф. Соболев, А.Д. Чурсин // Квантовая электроника. 1985. Т. 12, № 1. С. 74-79.
  17. Лябин Н.А. Характеристика излучения лазера на парах меди // II отраслевая научно-техническая конференция «Газовые лазеры - перспективы разработки, производства и применения» (г. Рязань, 28-29 октября 1986 г.): тез. докл. Сер. 11. Лазерная техника и оптоэлектроника. Вып. 3 (237). Импульсные газовые лазеры. М.: ЦНИИ «Электроника», 1986. С. 15-16.
  18. Зубов В.В., Лябин Н.А., Чурсин А.Д. Эффективная система генератор-усилитель на основе лазерных активных элементов на парах меди // Квантовая электроника. 1986. Т. 13, № 12. С. 2431-2436.
  19. Зубов В.В., Лябин Н.А., Чурсин А.Д. Лазер на парах меди с высокостабильным однопучковым излучением и управляемой расходимостью // Квантовая электроника. 1988. Т. 15, № 10. С. 1947-1954.
  20. Лябин Н.А. Безрезонаторный лазер на парах меди с высоким качеством излучения // Квантовая электроника. 1989. Т. 16, № 4. С. 652-657.
  21. Лепехин Н.М., Присеко Ю.С., Филиппов В.Г., Лябин Н.А., Чурсин А.Д., Колоколов И.С. Генератор наносекундных импульсов для возбуждения лазеров на самоограниченных переходах атомов металлов: пат. 2226022 РФ. 2004. Бюл. № 8.
  22. Промышленные лазеры на парах металлов серии KULON / Н.М. Лепехин, Ю.С. Присеко, В.Г. Филиппов, Н.А. Лябин, А.Д. Чурсин, М.А. Казарян // Прикладная физика. 2005. №   1. С. 110-115.
  23. Лябин Н.А., Иполлитова З.К., Чурсин А.Д., Колоколов И.С. Импульсный лазер: пат. 2432652 РФ. 2010. Бюл. №   30.
  24. Лазеры на парах меди и их применение в технологии прецизионной обработки / Н.А. Лябин, В.М. Жариков, В.И. Клименко, И.С. Колоколов, М.Е. Королева, В.И. Кондрашов, В.С. Парамонов, Г.М. Парамонова, Ю.Ф. Соболев, С.А. Угольников, В.Д. Чибирев, А.Д. Чурсин // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 2003. Вып. 2 (482). С. 17-35.
  25. Лябин Н.А. Лазеры на парах меди: от индустриальных до медицинских приложений // Фотоника. 2012. Т. 32, № 2. С. 66-69 .
  26. Импульсные лазеры на парах меди, технологическое и медицинское оборудование на их основе / Н.А. Лябин, А.Н. Королев, Е.Н. Покровский, В.Н. Батыгин, П.С. Мелешкевич, А.Д. Чурсин, В.И. Клименко, В.С. Парамонов, Е.А. Котюргин, И.С. Колоколов, Г.М. Парамонова, Л.Л. Бетина, М.Е. Королева, И.В. Каморин // Электронная техника. Сер. 1. СВЧ-техника. 2013. Вып. 3 (518). С. 211-220.
  27. Исследование структуры и свойств зоны термического воздействия (ЗВТ) после лазерной обработки тонколистовых тугоплавких и теплопроводных материалов / Д.К. Фигуровский, Г.Я. Дальская, Е.И. Тронза, Г.А. Юдин, Н.А. Лябин // XIV Международная научно-практическая конф еренция «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения и информатики» (Сочи, 3-7 октября 2011 г.) : сб. науч. тр. М.: МГУПИ, 2011. С. 221-227.

Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2022 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)