光纤激光打标技术与实验研究-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 Classified Index: U.D.C: A Dissertation for the Degree of M. Eng Experiment and Research of Fiber Laser Marking Technology Candidate: Dong Wanjia Supervisor: Prof. Sun Jinghua Academic Degree Applied for: Master of Engineering Specialty: Optical Engineering Date of Submission: Mar. 20, 2014 Date of Oral Examination: Mar. 15, 2014 University: Harbin Engineering University 哈尔滨工程大学硕士学位论文 摘 要 光纤激光器作为新兴激光器的代表,正逐步应用于激光加工、激光生物技术、激光医 学、激光通讯等领域，特别是在激光加工以及激光通讯方面，成为目前最活跃的激光器 件。因其可输出的激光模式较好，并且聚焦后光斑具有圆度高、直径小、轮廓清晰的优 点，特别适用于对标刻深度、精度、圆滑度要求较高的加工作业中。 本文首先论述了光纤激光器的基本理论，分析了光纤激光器在激光加工方面的优势， 从工作物质、谐振腔、泵浦源方面阐述了常用光纤激光器的结构原理；分析了双包层激 光器的优点，论述了光纤激光器常用泵浦源的方式，通过对比分析得到多模光纤融锥泵 浦技术适用大功率光纤激光器。 其次，本文构建了打标机扫描系统的数学模型，从几何角度分析了扫描失真的原因， 并通过 Matlab 仿真，得到振镜转角在小于 10°时可以获得较为良好的线性扫描结果。 为达到快速且精准的标刻要求，对比了公式法、存储法、多项式拟合法的优缺点，得出 多项式拟合法是实现快速、精准打标效果的最有效的方法，可将失真率由 4.32%降低到 0.25%。实验验证了多项式拟合法实现的可能性，并在实际操作中对仪器进行了精细校 正，将理想标刻与实际标刻偏差控制在 0.1mm 内。 最后，本文通过实验分析了不同颜色的铝材质涂覆层、激光输出功率、重复频率、 扫描速度对标刻结果的影响。本文的研究工作扩展了光纤激光打标机的应用范围，为激 光打标机中的振镜扫描系统算法的设计提供了理论和实验依据，为激光加工领域给出了 具体的工艺指导。 关键词：光纤激光器；打标机；双振镜扫描系统；光学畸变校正 光纤激光打标机技术与实验研究 Abstract As a representative of novel laser, fiber laser is gradually used in laser processing, biotechnology, medicine, communication and other fields. Especially, in laser processing and communication fields, it becomes the most active laser devices. Its preferred mode and focusing spot, which make it have advantages of high roundness, small diameter and clear outline, and meet the complicated requirement of marking depth and precision. Firstly, in this paper, we discuss the basic theory of fiber laser, and analyze the advantages of using fiber lasers in laser processing. Through laser material, cavity resonator, and pumping source, we also describe the principle structure of common fiber laser. Analyzing the advantages of double-clad laser, we discuss some common pumped fiber laser sources and we conclude that multimode fiber cone melting pump technology is applicable to high-power fiber lasers. Secondly