文献综述
1.课题研究的现状及发展趋势:
激光器是一种能发射激光的装置。1954年制成了第一台微波量子放大器,获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围,并指出了产生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后,激光器就越来越多。
CO2激光器是以CO2作为工作物质的气体激光器,其波长为10.6微米左右的中红外波段。通过连续波、脉冲和高能量超脉冲技术以不同的能量和时间来照射,吸收激光能量后主要发生光热反应,可实现切割、汽化、碳化、凝固等目的[1]。
1.1 二氧化碳(CO2)激光器镜片安装的现状
CO2激光器镜片由螺钉通过辅助装置固定在镜架上,镜框四周通过对称分布的力将镜预紧固定在镜框中。由于镜片的面形精度要求很高,镜体的紧固力不能太大,但同时为保障镜片的结构稳定[2]。还需要可靠的预紧力,所以其预紧工艺需要非常精细的考虑以达到严苛的技术要求。镜片在完成了精密装配之后,被涂胶封装进一个具有模块化的结构、标准化外接接口,与玻璃装置固定结为一体。镜片的精密安装被转化成为基于标准化外接接口的联结、校准工艺[3]。
目前,首要的问题就是装配后的光学元件表面精度。考虑到对光学表面极其精细的误差要求,对镜片而言,预紧力及重力对光学表面变形的影响作用都是必须清晰阐明的。在这里,对其力学体系的建模与分析的重要性是不言而喻的[4]。现在大多数CO2激光器镜片安装都是框式安装、螺钉紧固的结构,其基本的力学模型能够简化为一个弹性体,边缘固定,承受均匀压力,而周向承受紧固力的作用[5]。
近两年来,调查反映出当前的镜片预紧面形确实存在控制不够稳定、频繁超差的情况。究其技术原因,一个很重要的因素在于当前的镜片固定装配结构采用框式安装、螺钉紧固的方式的确还存在一些内在不足,特别是螺纹预紧力极大地受螺纹接触面的摩擦状态的影响,因而很不稳定,容易使激光器镜片损坏。镜片安装采用了背后3点定位并胀紧安装、四周自由的装配设计方式,定位与安装(胀紧)同时通过3个的定位孔完成,因而取消了镜框。其重力也对面形有影响作用[6]。
1.2 二氧化碳(CO2)激光器镜片安装的发展趋势
未来,镜片的安装装配技术还是非常典型的。在激光器的最终技术目标下,所要求的激光器镜片技术精度是非常高的。由于镜片的安装精度是通过零部件的装配工艺实现的[7]。因此,零部件装配工艺的技术影响会进一步反映到激光束的具体性能上去,对物理效果产生直接作用。
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