Зеркало с переменным фокусным расстоянием может быть использовано для фокусировки сложных излучений и обеспечения высокого качества фокусировки. Сущность конструкции: в зеркале с переменным фокусным расстоянием отражающий элемент выполнен в виде металлизированной пластины монокристаллического кремния или сапфира с нежесткой заделкой по контуру.
Цель исследования – повышение качества фокусировки.
На чертеже представлено предлагаемое зеркало. Зеркало состоит из корпуса 1, в котором закреплен по периметру отражающий элемент 2. Крепление его осуществлено мягкой заделкой через прокладку 3.
Отражающий элемент 2 выполнен в виде металлизированной пластины из монокристаллического кремния или сапфира. Эксплуатационная стойкость зеркала достигается тем, что пластина имеет высший коэффициент отражения излучения, и возможно удаление пыли и копоти без нарушения геометрии поверхности (за счет высокой твердости).
В корпусе установлен сильфон 4, имеющий с ним общий объем, заполненный охлаждающей жидкостью 5 (любая жидкость с хорошей теплопроводностью, например глицерин), сильфон 4 нижним торцом прикреплен к выступу 6 внутри корпуса, а на его верхнем свободном торце укреплена пластина 7 из ферромагнитного материала с возможностью взаимодействия с электромагнитом 8, стержень 9 которого из ферромагнитного материала подпружинен пружиной 10. Управление зеркалом осуществляется программным устройством 11. Программное устройство 11 формирует напряжение, управляющее электромагнитом в соответствии с геометрией поверхности, и состоит из системы электронных преобразователей напряжения.
Зеркало работает следующим образом. В исходном состоянии отражающий элемент 2 не обладает кривизной поверхности и является плоским зеркалом. Когда программное устройство выдает напряжение на обмотку электромагнита 8, пластина 7 притягивается к нему и сильфон 4 расширяется, что приводит в конечном итоге к деформации отражающего элемента 2 и формированию отражающей поверхности заданной кривизны (а значит, и фокусного расстояния).
При изменении фокусного расстояния от 0,4-0,8 м прогиб в центре составит 1-0,5 мм, если радиус пластины ≈40 мм.
Качество фокусировки излучения на поверхности сложной геометрии достигается за счет изменения геометрии отражающей поверхности зеркала и облучения на изделии лазерной дорожки, равномерной по ширине.
Достигнута эксплуатационная стойкость ≈12000 ч без замены отражающей пластины при трехразовом удалении нагара и пыли с отражающей поверхности (при норме ≈5000 ч, с металлическими зеркалами).
Ширина лазерной дорожки при обработке поверхности с перепадом порядка ≈5 см меняется не более чем на 7–8 %. При изменении условий фокусировки перемещением зеркала – 10–15 %. Все это расширяет возможность использования зеркала и повышает качество фокусировки.
Практическая часть
Запускаем программу. Наша система состоит из 8 поверхностей. Для добавления таблицы Multi-Configuration Editor из главного меню выбираем Editors Multiconfiguration. Параметры каждой поверхности заносятся в таблицу редактора данных линз (LDE) и редактор мультиконфигураций (Multi-Configuration Editor). Диаметр входного зрачка установим равным 15.
Программа исследования показывает её эффективность для различных конфигураций.