CO2激光器功率分布的实验测量及数值模拟

吴钟壮; 伏云昌; 刘洪喜; 张晓伟; 王传琦; 李俊昌

doi:10.3969/j.issn.1001-806.2012.04.019

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CO2激光器功率分布的实验测量及数值模拟

吴钟壮 , 伏云昌 , 刘洪喜 , 张晓伟 , 王传琦 , 李俊昌

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引用本文:

Citation:

CO2激光器功率分布的实验测量及数值模拟

1.
昆明理工大学理学院, 昆明650093;
2.
昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明650093

作者简介: 吴钟壮(1985- ),男,硕士研究生,现从事激光应用方面的研究..

通讯作者: 伏云昌, fychang_box@hotmail.com ;

基金项目:
昆明理工大学基金资助项目
中图分类号: TN248.2⁺2

Measurement and numerical simulation of the power distribution of CO2 laser

1.
School of Science, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China;
2.
Faculty of Materials Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China

Corresponding author: FU Yun-chang, fychang_box@hotmail.com ;

CLC number: TN248.2⁺2

摘要: 为了获得大功率CO2激光功率分布的解析表达式,采用热敏纸测量大功率CO2激光器在不同功率和高度时的激光功率分布,用MATLAB软件对实验光斑进行图像处理,建立了数学模型模拟激光功率分布,并与采集光斑进行了比较。通过激光热处理实验及温度场计算验证激光功率分布模型,取得的实验结果和理论计算相符合。结果表明,采用热敏纸测量大功率CO2激光功率分布的方法是可行的。得到的功率分布的解析表达式可作为理论计算的条件,具有一定意义。
- 激光器 /
- 激光功率 /
- 激光热处理 /
- 硬化带 /
- 温度场模拟
Abstract: In order to obtain the analytic expression for CO2 laser power distribution,the power distribution of a CO2 laser was measured with thermal paper at the different heights and output power.The experiment images of the laser spot were processed with MATLAB,and a numerical model of laser power distribution was built up and compared with the experimental spot.The obtained analytic expression was verified with the measurement results in laser heat treatment experiments and calculation results of temperature field.The experimental results were in good agreement with the theoretical calculation.The results show that it is feasible to measure the laser power distribution with thermal paper,and it is practical to calculate the power distribution based on the analytic expressions.
- lasers /
- laser power /
- laser heat treatment /
- belt of hardening /
- temperature field simulation

[1]	CHEN J,ZHANG Q L,YAO J H,et al.Influence of surface roughness on laser absorptivity[J].Laser Technology,2008,32 (6):624-627 (in Chinese).
[2]	LI J Ch.The research of optirmizing control of laser heat-treatment[M].Beijing:Metallurgical Industry Press,1995:266 (in Chinese).
[3]	QI H,CHEN T.Research of polymers used in fabrication of biochip[J].Laser Technology,2005,29(2):138-141 (in Chinese).
[4]	QI H,MAZUMDER J,GREEN L,et al.Laser beam analysis in direct metal deposition process[J].Journal of Laser Applications,2005,17(3):136-143.
[5]	PANTSAR H,KUJANPA V.Diode laser beam absorption in laser transformation hardening of law alloy steel.[J].Journal of Laser Applications,2004,16(3):147-149.
[6]	LIU Z Ch,REN H P,SONG Y Q,et al.Metal solid phase transformation course[M].2nd ed.Beijing:Metalurgical Industry Press,2011:242(in Chinese).
[7]	MAZUMDER J,MOHANTY P S,KAR A.Mathematical modelling of laser materials processing[J].International Journal of Materials and Product Technology,1996,11 (3/4):193-251.
[8]	LI I Ch,RENARD G,MERLIN J.Calcul des effets thenniclues induits par un dispositif optique permeltant de condenser tm faiscean laser de puissance eta une tache rectangulaire[J].Journal De Physique Ⅲ,1993,3(1):1497-1508.
[9]	von ALLMEN M,BLATER A.Laser beam interactions with materials:physical principles and applications springer seris in materials science[M].Berlin:Spring,1995:194.
[10]	LI J Ch.Simple measurement of power density distribution of high power laser[J].Chinese Journal of Lasers,1993,20 (2):93-97 (in Chinese).
[11]	TANG J B,ZHAO Ch Sh.The character and production requirement of thermal paper[J].East China Pulp & Paper Industry,2009,40(2):26-30 (in Chinese).
[12]	LI J Ch.Diffraction of laser and calculation on thermal acting[M].Beijing:Science and Technology Press,2008:173-424(in Chinese).

[1]	刘西霞 , 黄锐 , 姚刚 , 彭继忠 , 张屹 . 钛合金薄板激光对接焊温度场的数值模拟. 激光技术, 2013, 37(5): 700-704. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.05.030
[2]	宋晓梅 , 司付兴 , 刘东升 , 蔡汉明 . 凸轮激光热处理控制轨迹研究. 激光技术, 2013, 37(3): 376-379. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.03.024
[3]	桂进斌 , 马琨 , 楼宇丽 , 李俊昌 . 激光热处理中光束参数表述问题研究. 激光技术, 2004, 28(5): 543-546.
[4]	彭登峰 , 王又青 , 李波 . 高功率激光实时检测与控制系统的研究. 激光技术, 2006, 30(5): 483-485.
[5]	邹湘军 , 樊湘芳 , 石世宏 , 娄燕 , 周荣安 . 圆片冲头零件激光淬火工艺实验. 激光技术, 2002, 26(1): 68-70.
[6]	郭亮 , 王方 , 张庆茂 , 邓时累 , 张健 . 激光-MIG复合焊接304不锈钢工艺研究. 激光技术, 2013, 37(6): 781-785. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2013.06.017
[7]	柳娟 , 贺昌玉 , 李家镕 . 大功率CO2激光器尾镜取样功率测控的研究. 激光技术, 2003, 27(6): 588-590.
[8]	李俊昌 . 激光淬火过程中光的干涉和衍射结构的热作用研究. 激光技术, 1994, 18(6): 329-334.
[9]	曾贤贵 , 夏晶 , 胡同欢 , 杨青林 . 基于锁相放大器和LabVIEW的激光功率测量系统. 激光技术, 2015, 39(3): 295-299. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.03.002
[10]	王丹丹 , 余圣甫 , 刘毅 . 激光功率对镀Cu-Ni低碳钢/不锈钢焊点性能的影响. 激光技术, 2016, 40(6): 806-809. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.007
[11]	张昌春 , 石岩 , 王洪新 . 激光功率对Co基梯度耐磨涂层性能的影响. 激光技术, 2018, 42(4): 494-499. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.04.012
[12]	巴一 , 韩善果 , 任香会 , 师文庆 , 黄进钰 , 黄江 , 谢玉萍 , 何宽芳 . 不同功率对激光摆动焊接钢/铝异种材料的影响. 激光技术, 2022, 46(5): 636-640. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.05.009
[13]	巴一 , 韩善果 , 师文庆 , 黄进钰 , 黄江 , 谢玉萍 , 何宽芳 . 激光摆动焊接的功率对钢/铝焊接接头的影响. 激光技术, 2022, 46(2): 193-198. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.008
[14]	占生宝 , 赵尚弘 , 董淑福 , 庄茂录 , 夏贵进 , 李云霞 . 双包层Er3+/Yb3+共掺光纤激光器的实验研究. 激光技术, 2003, 27(6): 606-608.
[15]	徐锋 , 高光煌 , 陈宗礼 , 罗振坤 , 张桂素 , 杨景庚 . 激光功率检测自动化装置研制. 激光技术, 2000, 24(2): 107-110.
[16]	祁小勇 , 李道金 , 叶兵 , 王爱华 . 汽车板激光扫描焊接工艺研究. 激光技术, 2016, 40(6): 825-829. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.06.011
[17]	周辽 , 龙芋宏 , 焦辉 , 张光辉 , 蔺泽 , 赵臻 , 黄宇星 , 黄平 . 水雾对激光加工CFRP的影响特性研究. 激光技术, 2023, 47(6): 786-794. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.06.009
[18]	胡军辉 , 吴润 , 夏辉 , 王爱华 , 谢长生 . 激光-感应复合加热制备纳米Al粉的工艺研究. 激光技术, 2000, 24(6): 348-350.
[19]	刘海 , 陈辉 . Q345B/304异种钢激光填丝焊接工艺与性能研究. 激光技术, 2024, 48(2): 229-234. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.02.013
[20]	郭嘉伟 , 李彤 , 牛瑞华 , 薛亮平 , 李燕凌 , 王宏元 . Cr,Tm,Ho:YAG激光器温度特性的数值分析. 激光技术, 2011, 35(6): 761-764. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2011.06.010

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CO2激光器功率分布的实验测量及数值模拟

通讯作者: 伏云昌, fychang_box@hotmail.com;

作者简介: 吴钟壮(1985- ),男,硕士研究生,现从事激光应用方面的研究.

1. 昆明理工大学理学院, 昆明650093;
2. 昆明理工大学材料科学与工程学院, 昆明650093

收稿日期: 2011-12-06
录用日期: 2011-12-29
网络出版日期: 2012-07-25

基金项目: 昆明理工大学基金资助项目

关键词:

摘要: 为了获得大功率CO2激光功率分布的解析表达式,采用热敏纸测量大功率CO2激光器在不同功率和高度时的激光功率分布,用MATLAB软件对实验光斑进行图像处理,建立了数学模型模拟激光功率分布,并与采集光斑进行了比较。通过激光热处理实验及温度场计算验证激光功率分布模型,取得的实验结果和理论计算相符合。结果表明,采用热敏纸测量大功率CO2激光功率分布的方法是可行的。得到的功率分布的解析表达式可作为理论计算的条件,具有一定意义。