2kW射频板条CO2激光器射频频率漂移特性研究

为了研究射频板条CO2激光器射频频率波动对输出光束的影响,采用等效电路分析和实验测量的方法研究了射频频率对激光器输入输出特性的影响。计算得到射频频率变化2MHz时引起的阻抗实部变化率为0.01%,说明射频频率漂移对放电部分等效电路参量影响很小。射频频率采用79.4MHz,80.0MHz,80.7MHz,81.4MHz,82.0MHz和82.7MHz,以设计频率81.4MHz对应的输出功率为基准,占空比设置为80%时,频率漂移1MHz则激光功率下降约150W。激光功率随频率变化趋势与理论结果一致。结果表明,射频频率变化引起的阻抗匹配问题是导致输出功率波动的主要原因,可以通过改进匹配网络来克服射频频率的波动对激光器性能的影响。

射频板条CO_2激光器整形光路自适应调节研究

为了解决射频板条CO2激光器因安装或腔镜热畸变造成的光路偏移问题,采用外光路偏移补偿的方法对其进行校正。研究了基于压电陶瓷的偏移补偿装置,设计了压电陶瓷驱动电路,并分析了控制精度和自适应控制方法。结果表明,通过偏移补偿装置,激光输出功率在任何占空比下均可达到或超过标准参考功率值,并通过对比有无自适应调节,激光输出功率最大相差100W,且可保持激光输出功率在2h运行中波动小于2%。此项研究可保证激光器高效运行,提高激光器的输出功率和模式的稳定性,具有较大的实用价值。

3kW射频板条CO_2激光器抛物面非稳波导腔研究

为了提高传统球面镜腔3k W射频板条CO_2激光器光束质量,设计了新型抛物面镜负支非稳-波导混合腔;结合标量光束的瑞利-索末菲衍射理论与特征向量法,研究了大菲涅耳数下镜面类型对非稳波导混合腔光场传输特性的影响;利用矩形波导理论、1维近似分析得出了波导传输损耗及偏振情况。结果表明,将非稳方向输出镜和尾镜改为与光轴交点处曲率半径为R_1=951.32mm和R_2=1088.68mm的抛物镜面,能够避免尾镜漏光,可有效改善模式鉴别特性;常用波导电极镀膜材料中,镀铝电极内波导方向传输损耗最小,传输光场为x偏振的EH1模。采用电极镀铝的抛物面非稳波导腔能够降低损耗、提升光束质量。

3kW射频板条CO_2激光器功率稳定性的研究

为了解决3k W射频板条CO2激光器在高功率工作条件下功率波动的问题,采用外光路转折镜调节方法对腔镜热畸变造成的光路偏移进行补偿。研究了基于芯片TMS320LF2407的脉宽调制器控制激光器注入功率的关键技术,设计了整形光路尾镜取样功率检测系统,并分析了外光路自适应调节系统的补偿原理。结果表明,整形光路尾镜取样功率检测系统与基准功率计的最大误差为±2.59%,其具有高线性度;采用PA 100/T 14型压电陶瓷微位移驱动器,对微动距离不超过54μm的自适应调节转折镜进行调节补偿,光束偏移不会超出空间滤波器的0.8mm狭缝宽度;调节补偿前后输出功率波动由18%降到2%,达到了由于腔镜热变形导致光束偏移的补偿要求,整形光束的旁瓣消失,获得最佳模式输出。此项研究对提高激光器输出功率稳定性具有一定的实用价值。

空间滤波器失调对2kW射频板条CO2激光器输出光束的影响

2kW射频板条CO_2激光器光束整形系统中空间滤波器具有消除旁瓣、提升光束质量的作用,研究其失调对输出光束的影响具有现实意义。通过理论和实验研究了空间滤波器失调对光强分布的影响,理论分析与实验结果基本一致。数值模拟了失调对输出功率的影响。结果表明,空间滤波器非稳方向横向位移失调对输出功率的影响不是线性的,输出功率损耗随着横向位移的增加急剧增大;对整形光束光强分布的影响很大,失调量大于0.2mm时就会使整形光束非稳方向出现明显的旁瓣。空间滤波器轴向位移失调对功率影响较小,但对光斑形状有比较明显的影响,失调量达到10mm时,整形光束两个方向的直径差可达3mm。空间滤波器旋转失调角度在10°以下时,对整形光束非稳方向光束的影响可以忽略,主要影响波导方向光束,旋转失调会使模式变差。旋转失调对功率也有较大的影响,失调角度为10°时,功率损耗增加到25%。

射频板条CO_2激光器波导耦合损耗的理论研究

本文利用一维自由空间模展开法计算了射频板条CO2激光器中金属板条波导的耦会损耗．发现波导耦合损耗与激光器谐振腔镜的配置方式密切相关，经分析找到一种可以获得最小耦合损耗的设计方案．

射频板条CO_2激光器并联谐振技术的研究

本文利用周期性网络模型计算了射频板条CO2激光器电极的纵向电压分布．探讨了并联谐振技术在板条器件中获得成功运用的原因．提出了利用并联谐振技术进一步提高电压分布均匀性的两个途径．

射频板条CO_2激光器放电特性的数值研究

给出了射频板条CO2激光器α型放电集总参数等效电路模型．计算了谐振放电状态下集总参数电路方程，得到了沿激光器电极长度方向上的电压幅度和相位的分布．沿电极最小的相对电压幅度起伏约为1．27％．由模型推导出用宏观测量参数表示的RLP和E／Pgas的计算公式，不同于RalfMalz的结果．建立了射频板条CO2激光器的实验装置，获得了均匀射频放电和CO2激光．

脉宽可控的腔倒空射频波导CO_2激光器

为了得到脉宽可控的腔倒空射频波导CO2激光器,采用了在陶瓷板上直接开波导槽的方法,构成了多通道Z折叠主本振激光器结构,并在主振波导进行CdTe电光晶体腔内调Q。在理论上计算了加载在CdTe上的高压脉冲下降时间的长短对腔倒空激光脉冲宽度的影响,并通过对高压脉冲电源等效负载参数的调整,得到了脉冲宽度可控的高重频腔倒空激光脉冲。在20kHz,40kHz,65kHz及70kHz的重频工作下,得到了半峰全宽约30ns、峰值功率在2kW以上的腔倒空激光脉冲。结果表明,这种新型腔倒空射频波导CO2激光器满足激光外差成像雷达系统参数要求。

射频激励金属板条波导CO2激光器的功率输出特性

为了获得较高的激光输出功率,介绍了射频激励扩散冷却全金属板条波导CO2激光器,放电区域由左右两个铝合金壁和上下两个铝合金电极构成,放电区域高2 mm,宽20 mm,长386 mm,工作气体混合比CO2:N2:He:Xe=1:1:3:0.26,该技术代替了过去的金属陶瓷结构,结合纵向电压均匀分布技术和面增比技术,获得了127 W的激光输出功率,光电转换效率高达14%。实验中,照相机放在激光器的纵向轴心上,清楚地记录了CO2激光器的放电现象。实验结果表明,该激光器小信号增益1%/cm,饱和光强1 200 W/cm2,促进了CO2激光器的发展。

射频CO_2激光器实用功率控制器的设计

随着工业技术的现代化 ,对CO2 激光器的整体性能和技术参数方面都提出了越来越苛刻的要求 ,如寿命 ,机械性能和光束质量等 .这就要求激光器使用前要确保其性能的可靠性 ,其中激光器的开关次数和连续工作时间是影响其性能的关键因素 ,本文主要介绍一种测试激光器性能用的功率控制器 ,它不仅具有通常功率控制器的功能 ,还带有自动开关功能 。

射频激励“Z”折叠部分波导CO_2激光器研究

文中研究了射频激励"Z"折叠部分波导CO2激光器,比较了普通波导折叠与部分波导折叠的结构特点。采用等效的第二类波导谐振腔,在总增益长度129cm,230W注入功率情况下,获得了最高23.5W的基模激光输出。

9.3μm射频激励板条波导CO_2激光器的研究

为了得到9.3μm的激光输出,采用比较5种CO_2同位素气体小信号增益系数的方法,进行了理论分析。选择同位素气体12C18O2作为射频激励板条波导CO_2激光器的工作介质,进行了实验验证,得到了9.3μm的激光输出;并对激光器的工作气压进行优化,在10.00k Pa的工作气压下,得到了最大96W的功率输出。结果表明,12C18O2的中心波长在9.3μm附近,且可得到高功率的激光输出。该研究有利于9.3μm CO_2激光器的国产化,以及提高核心部件的国产化率。

射频激励平板波导－非稳腔CO_2激光器的研究

本文报导一个横向射频激励的平板波导ＣＯ）２激光器。该激光器采用虚共焦非稳腔，其波导尺寸为１．５ｍｍ＊３０ｍｍ＊４００ｍｍ，获得１３３Ｗ的激光输出，光电转换效率为１１％，发射光束近衍射极限。

射频激励平板CO_2激光器放电机理的理论研究

本文以气体放电理论为基础 ,利用简化模型推导出射频激励平板CO2 激光器气体放电击穿电压的数学关系式 ,指出影响激光气体放电击穿的几个物理参量。通过对激光气体放电进行数值模拟 ,得出放电等离子体电压 -电流密度特性曲线 ,讨论了影响该曲线的物理因素 ,描述了放电等离子体的物理结构模型。把理论结论与相关实验测试结果比较 。

射频激励扩散型冷却阵列波导CO_2激光器技术

本文介绍了目前国内外研究者们提出的各种射频激励相干阵列波导ＣＯ２激光器技术，讨论了射频激励相干阵列波导ＣＯ２激光器技术的一个研究方向。

射频激励板条波导CO_2激光器远场空间压缩单峰输出模式的研究

从研究射频激励板条波导 CO2 激光器远场压窄单峰的理论成因出发 ,根据实验现象 ,通过理论分析和数值计算得出宽波导平平腔自再现模 ,这种自再现模式与无波导壁时不同 ,其近场具有复杂分布 ,理论分析表明求出这种模式的远场是压窄单峰强度分布 。

方波调制射频激励波导CO_2激光器输出特性的实验研究

本文实验研究了影响方波调制射频波激励波导 CO_2激光器输出特性的因素。在实验上获得了平均功率5W,峰值功率500W 的高重复频率输出。

射频激励扩散冷却全金属矩形波导CO_2激光器的实验研究

对新型百瓦级射频激励扩散型冷却全金属矩形波导CO2激光器进行了实验研究,实验中采用了CASE-I平行平面腔,试验结果表明,在采用10%透过率的输出镜时,激光输出最大功率达到146 W,电光转换效率达到17.3%.单位增益体积提取的激光功率达到9.46 W/cm3.

平板式大面积放电射频激励CO_2激光器小信号增益分布测试及分析

此研究结果表明这类激光器的小信号增益分布与气体流速有关。在静止气体或非常慢速流动下，小信号增益分布取决于气体温度的分布；而当气体流速增加到一定数值后。