【国内外的电极建模研究现状?】二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器 。放电管通常是由玻璃或石英材料制成,里面充以CO2气体和其他辅助气体(主要是氦气和氮气,一般还有少量的氢或氙气);电极一般是镍制空心圆筒;谐振腔的一端是镀金的全反射镜,另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜 。
当在电极上加高电压(一般是直流的或低频交流的),放电管中产生辉光放电,锗镜一端就有激光输出,其波长为10 。6微米附近的中红外波段;一般较好的管子 。一米长左右的放电区可得到连续输出功率40~60瓦 。CO2激光器是一种比较重要的气体激光器 。这是因为它具有一些比较突出的优点:第一,它有比较大的功率和比较高的能量转换效率 。
一般的闭管CO2激光器可有几十瓦的连续输出功率,这远远超过了其他的气体激光器,横向流动式的电激励CO2激光器则可有几十万瓦的连续输出 。此外横向大气压CO2激光器,从脉冲输出的能量和功率上也都达到了较高水平,可与固体激光器媲美 。CO2激光器的能量转换效率可达30~40%,这也超过了一般的气体激光器 。
第二,它是利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的,有比较丰富的谱线,在10微米附近有几十条谱线的激光输出 。近年来发现的高气压CO2激光器,甚至可做到从9~10微米间连续可调谐的输出 。第三,它的输出波段正好是大气窗口(即大气对这个波长的透明度较高) 。
除此之外,它也具有输出光束的光学质量高,相干性好,线宽窄,工作稳定等优点 。因此它在国民经济和国防上都有许多应用,如应用于加工(焊接、切割、打孔等),通讯、雷达、化学分析,激光诱发化学反应,外科手术等方面 。大功率横向激励二氧化碳激光器,主要用于激光焊接、激光切割、激光热处理等 。
在汽车工业、钢铁工 业、造船工业、航空工业、机械工业、冶金工业、金属加工和电机制造等领域广泛应用 。本技术重点解决激光器不稳定关键因素,克服国内激光器存在的缺点 。科学的电极结构设计及电极冷却器设计使激光器电极功能多、性能佳,具有连续体积主放电、连续体积预电离、连续体积脱除氮的氧化物功能 。
在放电区域内,激光器放电均匀稳定,放电光束质量好,接近射频激励,等离子体均匀稳定,电场强度、电流密度、气体流场、信号增益分布均匀,激光器稳定性大幅度提高,光束质量极大地改善,激光器寿命长,适合大极间距离、大面积、高气压均匀放电,可实现圆形光斑输出,满足工业激光精加工要求,并且体积预电离、体积脱除氮的氧化物功能,在国内处于领先水平 。
采用高频正弦交流信号激励,馈送电工率大、注入功率密度大、激光电极及工作气体冷却效果佳,激光器成本、技术要求比射频激励低的多,便于普及和推广 。
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