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22/03/2008
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02/03/2008


A2L-LASER

16, place Jourdan
87011 LIMOGES Cedex
Tél : +33.555 434 383


Liens


Caractéristiques d'un faisceau LASER

Les principaux paramètres d'un faisceau laser sont :

La longueur d'onde :


Le laser n'émet qu'à une seule longueur d'onde qui dépend de la nature du milieu émetteur. La longueur d'onde est importante car l'absorption des matériaux varie selon la valeur de celle-ci. Certains matériaux se travailleront donc mieux avec un laser plutôt qu'avec un autre. La plage de la longueur d'onde pour les lasers industriels est de 0,1 à 10,6 µm. La lumière visible a une longueur d'onde de 0,3 à 0,7 µm.

La divergence du faisceau :


Une source lumineuse classique émet de la lumière dans toutes les directions de l'espace. Une importante propriété du laser est sa directivité : le faisceau est émis avec un très faible angle de divergence.

divergence-schéma

La divergence pour les lasers industriels est de l'ordre de 1 à 3 mrad (ce qui est très faible), elle est donnée par la formule :

Divergence

avec :

  • = la divergence en radian
  • = la longueur d'onde de la lumière
  • d = le diamètre du faisceau en mm

Le mode transverse :


mode_temLe mode transverse correspond à la répartition de l'intensité dans une section transversale du faisceau laser. Un faisceau laser de qualité optique parfaite aura une répartition dite TEM00, TEM pour « Transverse Electric Magnetic ». Cette répartition, souvent appelée Gaussienne, est le mode idéal pour la découpe (qualité du faisceau). Cependant, en soudage, on trouvera des lasers fonctionnant avec les modes allant du TEM00 au multi modes
TEM02.

Pour des faisceaux proches du faisceau gaussien, M2 (facteur de qualité) tend vers 1, tandis que les faisceaux d'ordre supérieur (multimode) sont caractérisés par un facteur de qualité M2 :

  • compris entre 1,5 et 5 pour les lasers CO2,
  • atteignant 10 pour les anciennes générations de laser,
  • atteignant des valeurs encore plus grandes pour les lasers YAG.

L'utilisation de ce facteur de qualité se généralise. Il permet de comparer les faisceaux de machines industrielles, et surtout de calculer un diamètre de focalisation, fonction des caractéristiques du faisceau.
La détermination du coefficient M2 est donné par la relation :

Coef M2

 

avec :

  • = angle de divergence du faisceau (champ lointain),
  • D0 = diamètre du faisceau naturel au col (waist),
  • = longueur d'onde du faisceau considéré.
En utilisant le facteur M2, il devient possible d'approcher le diamètre réel du point de focalisation avec la relation suivante :

diamètre focalisation

avec :

  • d = diamètre du point de focalisation en mm,
  • M2 = facteur de qualité du faisceau,
  • = longueur d'onde en mm,
  • F = distance focale en mm,
  • D = diamètre du faisceau sur l'optique de focalisation.
Focalisation :

Après être passé à travers une lentille, le faisceau « devient » un hyperboloïde. À l'endroit où la densité de la lumière est la plus intense, le faisceau ne passe pas par un point focal mais par une tâche focale.

focalisation
Formation d'une tâche focale

equa Z et Equa dtf

Avec :

 

Z = profondeur de champ en mm f = distance du point focal en mm
Dtf = diamètre de la tâche focale en mm = longueur d'onde en mm
D1 = diamètre du faisceau avant focalisation en mm p = facteur de tolérance

La profondeur de champ Z est la zone où le diamètre de la tâche focale reste quasiment constant suivant l'axe du faisceau.

La polarisation :


La polarisation de la lumière est une caractéristique des ondes électromagnétiques qui permet de décrire leur sens vibratoire du champ électrique par rapport au sens de propagation. Il existe deux types de lasers polarisés :

  • les lasers polarisés linéairement,
  • les lasers polarisés circulairement.

Les lasers polarisés linéairement ont les vecteurs de champs électriques qui vibrent dans un seul plan. La découpe se fait que dans le sens perpendiculaire au sens vibratoire. Les lasers polarisés circulaires ont les vecteurs de champs électriques qui décrivent des mouvements circulaires. La découpe est la même dans toutes les directions.