一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法技术

本发明专利技术公开了一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法，其包括如下步骤：(1)利用激光光斑分析测量平台对某个具体激光光斑的功率和光强密度(也称“光亮度”)分布进行测量；(2)通过对测量得到的光亮度数据进行拟合，建立所测光斑的光亮度场数学模型；(3)利用激光光亮度与功率密度之比为常数的性质，基于光斑的光强和功率实测结果，求解出常数值，并建立所测光斑的功率密度场数学模型；(4)根据激光束的传输特性和能量守恒定律，利用所测光斑的功率密度场模型变换得到与该光斑功率相同半径不同的任意光斑的功率密度场模型；(5)利用激光功率变化时的基本性质，建立任意功率任意半径光斑的功率密度场模型。

A method of measuring and modeling spot power density field in laser defocusing

【技术实现步骤摘要】
一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法
本专利技术涉及激光加工领域，具体为一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法。
技术介绍
激光加工是利用激光束与物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、表面处理、弯曲及标刻等的先进技术，具有加工速度快、加工精度高、可加工材料范围广、柔性和自动化程度高等显著优点。目前，该技术已广泛应用于汽车、航空、航天、冶金、电子、电器等国民经济重要领域，对提升产品质量和生产率、减少材料浪费、降低环境污染等方面起着突出的作用。使用激光对材料进行扫描加工时，常常需要离焦形成较大光斑后再进行扫描。部分激光加工技术(如激光热处理和激光弯曲)通常都是使用大光斑进行加工，以此提高加工的效率，提升加工质量的均匀性。激光离焦加工时在材料表面形成光斑的功率密度场直接影响材料内部的温度场，进而影响到加工质量的好坏，因此，准确了解光斑功率密度场情况非常重要。理想情况下，一般认为基模高斯激光束所形成光斑的功率密度场都是呈理想高斯分布，对于多模激光束，可采用光束传输因子M2来将其等效为基模高斯光束。然而，就目前工业用大功率激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1：利用激光光斑分析测量平台对某个具体激光光斑的功率和光亮度分布进行测量；/n步骤2：通过对测量得到的光亮度数据进行拟合，建立所测光斑的光亮度场数学模型；/n步骤3：利用激光光亮度与功率密度之比为常数的性质，基于光斑的光强和功率实测结果，求解出常数值，并建立所测光斑的功率密度场数学模型；/n步骤4：根据激光束的传输特性和能量守恒定律，利用所测光斑功率密度场数学模型变换得到与该光斑功率相同半径不同的任意光斑的功率密度场模型；/n步骤5：在步骤4所建立的模型基础上，利用激光功率变化时的基本性质，建立任意功率任意半...

【技术特征摘要】
1.一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：利用激光光斑分析测量平台对某个具体激光光斑的功率和光亮度分布进行测量；
步骤2：通过对测量得到的光亮度数据进行拟合，建立所测光斑的光亮度场数学模型；
步骤3：利用激光光亮度与功率密度之比为常数的性质，基于光斑的光强和功率实测结果，求解出常数值，并建立所测光斑的功率密度场数学模型；
步骤4：根据激光束的传输特性和能量守恒定律，利用所测光斑功率密度场数学模型变换得到与该光斑功率相同半径不同的任意光斑的功率密度场模型；
步骤5：在步骤4所建立的模型基础上，利用激光功率变化时的基本性质，建立任意功率任意半径光斑的功率密度场数学模型。


2.根据权利要求1所述的一种激光离焦加工时的光斑功率密度场测量建模方法，其特征在于：步骤1中的激光光斑分析测量平台主要由激光器、衰减片、激光功率计、高分辨率CCD相机、数据线、计算机和激光光束分析软件组成；
测量原理为利用激光器发射低功率光束，光束首先通过一组衰减片将强度进行衰减，随后射入激光功率计的探测头中，进而测量得到衰减后激光束的功率值，此后，将激光功率计替换成与计算机通过数据线相连接的高分辨率CCD相机，光束在射入CCD相机镜头后，计算机上配套的激光光束分析软件上会显示出镜头上光斑的光亮度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琅，彭赫力，刘海建，陈旭，韩兴，罗志强，陈一，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31