Устройство для лазерной маркировки Советский патент 1993 года по МПК B23K26/00 

Изобретение относится к устройствам лазерной маркировки и гравировки и может быть использовано при проектировании новых и модернизации действующих установок.

Цель изобретения - повышение производительности (эффективности) установки.

На чертеже представлена оптическая схема устройства.

Установка содержит кювету с активной средой 1, зеркала оптического резонатора 2,3, фокусирующие линзы 4,5, трафарет 6, проекционную линзу 7, устройство управления лучом (на чертеже не показано) и обрабатываемое изделие 8. Фокусирующие линзы 4,5 расположены по торцам кюветы 1 между кюветой и зеркалами 2,3 оптического резонатора, а трафарет б размещен между

выходным зеркалом 3 и ближайшей к нему линзой 5 на расстоянии f d d/2 Я от линзы.

В оптимальном варианте трафарет размещен на отражающей поверхности выходного зеркала и выполнен из поглощающего излучение материала.

Устройство работает следующим образом,

Требуемы набор символов маркера задается трафгретом б, который может быть выполнен сменным (набором кассеты) или вращающимся.

Каждый элемент штриховой картины трафарета 6 с размером 6 X д (где д - минимальный размер штриха) через систему из двух фокусирующих линз 4, 7 оказывается оптически сопряженным к некоторому такому же элементу на глухом зеркале 2 резонатора, а набор таких элементов обесоа

печиоаег полное заполнение трафарета. При условии превышения пороговой генерации в оптическом резонаторе на зеркалах 2, 3 возникает многомодовая генерация и формируется выходной пучок в виде набора символов, заданных трафаретом.- &а$каая мода генерируется по замкнутому-оптиче- скому пути лучей, переходя сама в себя на зеркалах. Выходное излучение в форме заданных трафаретом символов с помощью линзы 7 и устройства управления лучом (не показано) проецируется на обрабатываемую деталь (изделие). При этом легко осуществляется масштабирование (изменение размеров) символов маркера. Выполняя ус- ловие f д d/2A, за счет дифракции получаем полное заполнение кюветы с активной средой излучением и тем самым полное использование запасенной энергии. При этом плотность энергии на образце увеличивает- ся пропорционально коэффициенту заполнения К3 кюветы при отсутствии линзовой системы 4,5, что соответствует отношению площади символов на трафарете Sc к площади сечения кюветы с активной средой; Кэ - Sc/d2. Очевидно, что с увеличением плотности энергии увеличивается и производительность установки. В частности, например, при К3 0,25 плотность энергии увеличивается в 1/К3 4 раза. Таким образом, если требуемое качество маркера получалось за 4 импульса (подбором соответствующих параметров установки прототипа), то при использовании предлагаемого изобретения оказывается достаточно одного импульса, что соответствует увеличению производительности в 4 раза. Очевидно, что плотность энергии на образце ограничена сверху порогом плазмообразования, что со

0

5 0

5

0

5

ставляет величину Дж/см и дальнейшее повышение невыгодно.

При использовании трафарета из поглощающих излучение материалов исключаются потери энергии на паразитные засветки резонатора. Аналогично, уменьшаются дифракционные потери при максимальном сближении трафарета с поверхностью выходного зеркала резонатора, что способствует достижению поставленной цели.

Таким образом, применение заявленного устройства позволит на базе хорошо от- работанных элементов устройства в несколько раз повысить производительность вновь разрабатываемых и уже действующих установок.

Формула изобретения

1.Устройство для лазерной маркировки, содержащее кювету с активной средой лазера, расположенные по торцам кюветы зеркала оптического резонатора, проекционную и фокусирующие линзы трафарет и блок управления лучом, отли1;ающее- с я тем, что, с целью повышения производительности, фокусирующие линзы установлены между каждым зеркалом резонатора и кюветой, а трафарет размещен между выходным зеркалом и ближайшей к нему лин- .зой на расстоянии f д d/2 Я от линзы, где Я-длина волны излучения;

д- минимальный размер штриха в картине распределения поля, задаваемой трафаретом;

d - апертура выходного пучка излучения.

2.Устройство по п.1,отличаю щее- с я тем, что трафарет размещен на отражающей поверхности выходного зеркала и выполнен из поглощающего излучение материала.

Использование: лазерные технологические установки. Сущность изобретения: устройство содержит кювету с активной средой, расположенные по торцам кюветы зеркале оптического резонатора, проекционную и фокусирующую линзы, трафарет и блок управления положением луча. Фокусирующие линзы установлены между зеркалом резонатора и кюветой. Трафарет размещен между выходным зеркалом и ближайшей к нему линзой на расстоянии f 5d/2A от линзы, где А-длина волны излучения,5- минимальный размер штриха; d - апертура выходного пучкз излучения. Трафарет размещен на отражающей поверхности выходного зеркала и выполнен из поглощающего излучение материала. Положительный эффект: повышение производительности лазерной обработки поверхности материалов, 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

2

N:

#