大功率的CO2激光器技術(shù)要點

一、放電激勵技術(shù)多樣化

　　除原有的直流放電（DC放電）激勵技術(shù)外，還有交流放電（AC放電），射頻放電（RF放電），微波放電，這都是今年發(fā)展的多種新激勵技術(shù)，用的最多的是DC放電和RF放電。

二、既能連續(xù)輸出又能脈沖輸出

　　不同材料、不同路徑的激光切割機、焊接、表面處理，往往要求激光束隨時改變工作方式，有時要求連續(xù)輸出，有時要求脈沖輸出波形。近年來出現(xiàn)了增強脈沖輸出，使加工性能明顯提高。

三、大體積放電的均勻性和穩(wěn)定性

　　高功率氣體放電中的電流、電壓、氣體的溫度都較高，CO2激光器輝光放電正柱區(qū)的熱不穩(wěn)定性和電弧收縮等現(xiàn)象較嚴重。如何保證大體積輝光放電的均勻性和穩(wěn)定性是高功率二氧化碳激光器的關(guān)鍵技術(shù)之一。我們常用的技術(shù)有：

　?。?）把大體積的放電區(qū)分成許多小的放電區(qū)分別加以控制。

　?。?）氣體快速流動不穩(wěn)定的擾動因素及時帶出放電區(qū)。

　　（3）增加湍流以增加放電的均勻性。

　　（4）增加預(yù)電離或外界電離源以增加放電的均勻性。

四、優(yōu)良的光束質(zhì)量

　　CO2玻璃管在激光切割、焊接等應(yīng)用要求有優(yōu)良的光束質(zhì)量，特別是聚焦后的光束愈細愈好。在高功率激光器中，二氧化碳激光器是光束較好的一種。

五、優(yōu)良的紅外光學(xué)元件

　　在高功率狀態(tài)下，激光晶體輸出窗口和全反射鏡的熱畸變和熱破壞常是限制激光功率提高和光束質(zhì)量改善的關(guān)鍵技術(shù)問題?；牡倪x用和冷卻、拋光、超精車等工藝問題也是很重要的。

六、工作氣體快速冷卻

　　二氧化碳激光器的電光轉(zhuǎn)換率一般在10%—20%范圍內(nèi)，這可算是轉(zhuǎn)換率很高的了。其余的放電功率大部分通過電子與氣體粒子的彈性碰撞使氣體加熱，溫度升高；對于高功率激光器來說，氣體溫度升高更快。當工作氣壓溫度達到300℃時，二氧化碳激光器的激光上、下能級因不存在粒子反轉(zhuǎn)，所以沒有激光輸出。實際情況是氣體溫度大于150℃時，電光轉(zhuǎn)換效率已明顯下降。為此，要求器件具備能快速、有效的帶走放電區(qū)氣體的熱量的能力?，F(xiàn)在常用的有兩種方法：氣體快速對流冷卻和擴散傳導(dǎo)冷卻。

 

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