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时间:2019-02-27
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1、分类号学号M201173000学校代码10487密级硕士学位论文射频板条CO2激光器整形光路偏移补偿技术研究学位申请人:韩蒙蒙学科专业:物理电子学指导教师:唐霞辉教授答辩日期:2014.1.11万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringResearchonCompensationofShapingOpticsforRFSlabCO2LaserCandidate:HanMengmengMajor:PhysicalElectronicsSu
2、pervisor:Prof.TangXiahuiHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,
3、即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要射频板条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
4、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
5、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
6、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。关键词:射频板条CO2激光器光束整形畸变偏移补偿调节压电陶瓷I万方数据华中科技大学硕士学位论文AbstractTheoffsetsoftheoutputbeamleadedbytheheataberrationoftheRFslabCO2laserwilldirectlyaffectstabilityofthelaserpowerandthelasermodeandthenaffectthequalityoflasermaterialprocessing.Conventionalmirror
7、heatdistortioncompensationmethodadoptthermallycompensated,thecompensationmethodcanachievethepurposeofregulatingtheexternallightpath,butthelongerresponsetimeoftheprocesscannotmeettherequirementsofhigh-speedmachining.Againsttheprobl
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