Appareil de caractérisation de faisceau sans contact pour laser NIR et VIS

Un appareil qui mesure aussi les laser bleus et verts, sans limite de puissance.

Lors du salon Laser World of Photonics, MKS Instruments, Inc. a présenté son nouveau système d’analyse de faisceau : Ophir BeamWatch Plus. Cet appareil de mesure sans contact est capable de déterminer le décalage focal, la taille du foyer ainsi que la position des laser industriels de haute puissance aussi bien dans le proche infrarouge (NIR) que dans la lumière visible (VIS). Le BeamWatch Plus est une amélioration du système BeamWatch existant et permet de mesurer non seulement les longueurs d’onde NIR, mais aussi désormais les laser de haute puissance dans les longueurs d’onde VIS (420-635 nm) – et plus particulièrement les laser verts et bleus. Le système d’analyse de faisceau BeamWatch Plus a été développé pour des laser Yag, à fibre et à diodes de haute puissance généralement employés pour l’usinage industriel des matériaux. Il est particulièrement indiqué pour surveiller les paramètres laser majeurs dans les processus de soudage et de découpe laser. Ces applications sont totalement d’actualité dans l’industrie automobile pour le soudage au cuivre des cellules de batterie ou le soudage de hairpin.

Contrôler les processus de découpe délicats

BeamWatch Plus est un appareil de caractérisation du faisceau du marché capable de mesurer les paramètres laser, avec précision et rapidité, sans entrer en contact avec le faisceau laser. Le système détermine les paramètres essentiels par des mesures continues de la diffusion Rayleigh du faisceau. Cela permet de déterminer directement la taille du foyer, la position du faisceau et la caustique complète du faisceau. Du fait de la rapidité avec laquelle la mesure s’effectue, il est possible d’effectuer aussi des mesures dynamiques de la position du point focal, notamment au moment de la mise en marche du laser. Le faisceau laser peut être mesuré à intervalles réguliers sans qu’il soit nécessaire d’arrêter complètement le processus laser ou de procéder à des modifications importantes.

« Les mesures réalisées par le BeamWatch Plus ne reposent pas sur le faisceau laser lui-même, mais sur sa diffusion Rayleigh lors de son passage à travers l’appareil de mesure », explique Reuven Silverman, directeur général d’Ophir Photonics. « Etant donné l’absence de contact avec le faisceau laser, le BeamWatch Plus n’est soumis à aucune limite supérieure de puissance. Il a déjà été testé à 100 kW avec des laser à haute puissance. Les appareils de mesure classiques placent un capteur dans le faisceau, ce qui peut endommager le capteur ou avoir des incidences sur le faisceau. Par ailleurs, leur mesure est beaucoup plus lente puisqu’il faut compter jusqu’à deux minutes pour obtenir les données souhaitées et caractériser le faisceau. A l’inverse, BeamWatch Plus fournit immédiatement les paramètres décisifs. »
Le système d’analyse du faisceau laser Ophir BeamWatch Plus utilise des optiques à fort grossissement, ce qui permet de mesurer des faisceaux laser à partir d’une taille de foyer de 45 µm. En autorisant la surveillance des faisceaux laser de cette taille, il devient possible de contrôler les processus de découpe délicats et de s’assurer ainsi de la précision des découpes réalisées et, de ce fait, de réduire autant que possible les pertes de matières. Le système permet de mesurer plusieurs fois par seconde la position du foyer pour vérifier l’absence de décalage focal au moment critique de la mise en marche. Le système propose des mesures sur deux axes pour que l’utilisateur puisse visualiser le faisceau laser sur deux axes orthogonaux. Les mesures sont effectuées par axe pour disposer d’informations précises permettant d’évaluer la manière dont le laser travaille. Le décalage du foyer pouvant être enregistré dans les deux axes, les mesures renseignent également sur la concentricité du faisceau ou sur la présence d’un astigmatisme.

Le logiciel Ophir BeamWatch Plus analyse en temps réel les images générées par la diffusion Rayleigh du laser. D’autres paramètres tels que le décalage focal, le M², la divergence et d’autres paramètres de qualité sont calculés à partir de la taille et de la position du faisceau. Les paramètres clés sont comparés aux valeurs limites prédéfinies, et l’on obtient ainsi des évaluations conforme/non conforme qui indiquent immédiatement si des mesures correctives sont nécessaires. Par ailleurs, le logiciel inclut une interface pour l’automatisation.