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激光烧结陶瓷技术中大功率CO_2激光均束研究

黄雅峥  
【摘要】: 相对于传统陶瓷烧结工艺,采用大功率CO2激光进行陶瓷烧结可以获得更好的物理性能。但原始激光束光强的不均匀分布影响了陶瓷改性的一致性,不利于激光烧结工艺的准确控制,严重者还会损坏陶瓷。 针对实验室用大功率CO2激光的光束特性和烧结陶瓷实验时对光斑的特定要求,本研究从理论设计了一套激光均束装置。该套装置主要由两块反射型带式积分镜和一块球面反射镜组成,两块反射型带式积分镜将原始激光束在相互正交的两个方向上进行分割,被分割的光束经球面反射镜反射后重叠在靶面上,获得的光斑是一个均匀的方形光斑。通过理论模拟,均束效果良好,在此基础上委托加工出这两块反射型带式积分镜。 根据理论设计搭建了一套激光均束系统,通过对与CO_2激光同轴的可见激光束的观察,发现均束效果比较理想,但还存在一些不足,本文从两块反射型带式积分镜的加工误差、设计误差等方面对造成这种不足的原因进行了分析。对于CO_2激光经均束系统后的均束效果,本文也采取了定性测量,并做了均束前后CO2激光烧结陶瓷实验,对比了实验结果。 最后本文针对目前还存在的不足之处提出了一些改进方案,主要从光斑大小控制和降低加工工艺要求上进行了改进,以便更好地配合不同尺寸的陶瓷烧结和国内对这种反射型带式积分镜的加工水平的局限。


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