高能激光精确指向定点聚焦系统的研究

发布时间：2020-05-24 04:18

【摘要】：应用于3D激光打印、激光加工、电缆除冰除异物、激光美容仪器及军用武器等的高能激光精确指向定点聚焦光学系统需要在在激光系统与目标空间相对位置变化的情况下,要求光学系统能够将激光束准直扩束后将激光聚焦到目标点,利用随动系统来保证激光对目标进行持续而稳定的对目标进行作用。激光光斑位置的稳定性、光斑的尺寸、能量分布、目标位置的准确性等都是评价系统性能的主要指标。高能激光精确指向定点聚焦系统的关键点是保证激光束高质量地持续照射目标点。论文利用了动态光学的理论,建立了光学系统变焦过程的数学模型;通过研究离散孔径、共口径的特点与适用范围,确定了系统的光学结构形式。详细说明了各子系统的光学设计过程和像质评价结果。研究了系统的装调和检测方法,设计加工了变焦系统调焦指向精度测试系统,用研制成功的原理样机进行了成像及激光聚焦的实验,通过实验验证了系统指向精度为3.72″达到了设计要求。
【图文】：

工作图,激光焊接

1第一章绪论1.1 研究目的和意义由于高功率激光器具有能量密度高、单色性好、传输速度快等优点，在民生及军事等领域都有广泛的应用。近年来，高功率激光器的发展日新月异，使得激光的应用进一步拓展，，在制造业、保健医疗、智能电网和军事侦查和打击等方面都有比较广泛的应用[1-9]。1）高功率激光在工业制造领域的应用高功率激光与物质的相互作用，主要机理是当激光的热效应对物质表面进行加热利用这个原理，结合自动化控制，可实现激光切割、表面改性、切割、焊接、打孔、微纳加工或激光熔覆[10-12]。

结构框图,高功率激光系统,结构框图

图 3.1 高功率激光系统的结构框图（1）激光光源激光光源的主要指标为光纤激光器，工作波长： 1064nm±20nm、激光束散角≤00μrad；单模光纤输入直径：200μm；单模光纤数值孔径 NA=0.24。（2）捕获跟踪瞄准系统大视场光学系统对目标进行捕获。跟踪系统的技术参数将比捕获系统高，一次不够完成，就进行分级跟踪，粗跟踪进入视场后再进行精跟踪。（3）伺服控制系统伺服控制系统是对捕跟、瞄准系统得到的参数进行运算并能够发出指令，由执行构跟进，实现对目标的搜索捕获及跟踪的动力系统。（4）激光发射系统激光发射系统结构形式多种：折射式、反射式及折反射。（5）激光测距系统激光测距系统主要功能是补充私服控制系统不能够得到的空间距离信息，其作用
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249

【参考文献】