微带线技术在射频激光器中的应用

本文介绍了传输线理论和微带线的设计方法和微带线在射频激光器中的具体应用———阻抗匹配网络、微带电容,并给出了有关的实验结果。

射频CO_(2)激光器在玻璃微流控芯片直写微流道探究

为探究采用射频CO_(2)激光器直写载玻片获得微流控芯片微流道的方法,通过光路仿真分析及优化获取理想光斑能量分布,并通过试验设计法研究每英寸点数(PPI)、加工速度、激光功率、加工次数等参数对微流道表面宽度和深度的影响,以及加工速度、激光功率和表面覆盖水膜对微流道加工形貌的影响。结果表明:微流道表面宽度、深度与激光功率、加工次数成线性关系;当PPI取2 000以上、速度取2 000 mm·s-1以上,且激光功率较低、加工表面干燥时,微流道表面较为平滑,崩边较少,加工质量较好。

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。

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。

陶瓷多通道折叠射频波导稳频脉冲CO-(2)激光器研究

为了研究可用于红外激光外差成像雷达、由腔倒空脉冲工作模式的主振激光器和处于连续工作模式的本振激光器组成的射频波导稳频脉冲 CO_2激光器,采用输出端腔外准折叠和主、本振全反射端共用同一块原刻闪耀光栅的方法,分别缩短了器件的长度和提高了主、本振激光器的外差频率稳定性。通过调节 CdTe 调制器上的高压脉冲下降沿时间,可以使主振得到宽脉冲的腔倒空激光输出,本振通过插入压电陶瓷来实现系统的外差中频信号的偏频锁定。主振在腔倒空模式下工作重频可达到70kHz,得到脉冲峰值功率达到2.5kW(脉宽约为30ns)、主本振外差中频(120MHz)频率漂移在短期内小于1MHz 的结果。结果表明,研制的激光系统可以满足外差成像雷达系统的特殊要求。

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．

射频激励二氧化碳激光器功率控制电路原理及设计

所叙述的二氧化碳激光器内部的基本结构。包括功率控制器、射频电路等。通过对功率控制部分的研制使激光器的生产逐步实现国产化。用单片机控制电路的PWM的开关、放大、检测,将放大后的PWM送至射频激励,控制射频电路中的射频信号,从而控制激光器输出光功率的大小。

射频激励矩形波导CO_2激光器的设计和实验研究

为了研发紧凑型的射频波导CO_2激光器并探究影响其输出性能的因素,采用平行平面腔内电极结构,设计并研制了一台射频激励矩形波导CO_2激光器。实验中采用透过率为20%的输出镜,在工作气压14k Pa下,得到12W的最大激光输出功率,电光转换效率达到9.4%。结果表明,工作气压和射频输入功率是影响激光输出性能的最主要因素。该研究取得了预期的实验结果,对国内今后此类器件的研究具有很好的借鉴意义。

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。

同步调制调Q射频波导CO_2激光器研究

为了斩断调Q脉冲拖尾,提高激光器电光效率,提出了一种在机械调Q射频激励波导CO2激光器中采用同步调制的激励方式。实验研究了同步调制信号对调Q脉冲拖尾长度、脉冲宽度、峰值功率和电光效率的影响。结果表明,当同步调制信号截断时刻为-80μs时,调制调Q脉冲拖尾长度最短,为23μs;当同步调制信号无激励时长为800μs时,电光效率最高且为3%。采用同步调制的激励方式可以在有效斩断脉冲拖尾的同时保持脉冲宽度基本不变,提高了激光器的峰值功率和电光效率。

射频脉冲CO_2激光轧辊毛化技术及工艺实验研究

利用射频激励CO2激光器开发的轧辊毛化设备具有激光脉冲调制简单、结构紧凑、运行和维护费用低等优点。通过实验研究和讨论了射频CO2激光毛化中各种工艺参数的影响。在选取合适的辅助气体作用方式、压力和离焦量的情况下,实际测量结果表明激光重复频率、脉冲宽度、加工速度对毛化点大小和几何形状的影响最直接。

射频CO_2激光用于轧辊毛化的实验研究

分析了轧辊材料在温度发生变化时对激光吸收系数的影响和毛化加工时各种工艺参数对毛化点的影响。针对Diamond K-50射频激励CO2激光器对轧辊毛化的实验，分析了激光脉冲宽度、重复频率以及毛化扫描速度等参数对毛化点的大小和椭圆度的影响，其中激光脉冲宽度与毛化点大小成线性关系，在脉宽为50-400μs时，毛化点椭圆短轴直径可达90-260μm，满足所需要的毛化加工要求。

射频激光对氧化铝陶瓷基片划片的研究

分析了射频CO2激光陶瓷基板划片的机理及工艺参数选择的原则,通过数值模拟和实验,分析了脉冲频率、脉冲宽度、划片速度、辅助气压大小、离焦量等工艺参数对激光划片质量的影响。

射频波导激光器电极参数的测量

根据传输线理论，射频波导激光器的电极可近似为无损耗均匀传输线，采用扫频方法，可测量出射频波导激光器电极的重要参数，如特性阻抗、相移常数、相速。

2kW射频板条CO_2激光器输出光束整形特性研究

针对2kW射频板条CO2激光器离轴负支非稳波导混合腔的近场分布存在较多高空间频率分量,导致聚焦后会产生不可忽略的旁瓣,无法直接应用于激光加工的问题,对谐振腔的近场分布使用特征向量法和矩形波导的解析表达式进行了数值模拟和实验研究。并结合Collins公式研究了输出光束整形过程中光场分布的变化和整形系统中空间滤波器的优化设计。理论和实验结果表明:激光器输出光束在整形前为有较多高空间频率振荡的长条形的简单象散光束。通过带空间滤波器的整形系统消除旁瓣,并将初始的长条形的简单象散光束整形成近圆形、近基模高斯分布的光束。整形后的光束非稳方向的光束质量因子M2为1.1,波导方向M2为1.08。

大功率射频板条CO_2激光器电极波导介质膜研究

针对高功率射频板条CO2激光器铜电极表面放电氧化、受射频放电的电子溅射,致使电极表面不光滑,辉光放电不均匀,光波导损耗严重等问题。利用Al2O3波导介质膜具有的反常色散效应、耐高温能力强的特点,采用磁控溅射镀膜技术对激光器电极表面先镀Al,而后阳极氧化获得Al2O3波导介质膜。分析了磁控溅射工艺对膜层结构的影响,测量了镀膜电极对CO2激光的反射率,并进行了放电实验检测。结果表明,溅射功率为250 W时可得到致密的镀膜层结构;厚度6μm的Al2O3薄膜,对波长10.6μm的CO2激光波导反射率最高达75%;电极镀膜后激光器输出功率在占空比为30%时为700 W,占空比为60%时达到了1300 W。

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%。

电光腔倒空与调Q射频波导CO_2激光器

报道电光腔倒空与调 Q射频波导 CO2 激光器 ,获得了电光腔倒空与调 Q脉冲激光输出 ,并用调节电光晶体电压的方法控制腔倒空与调 Q脉冲激光峰值功率 ;调节晶体电压脉冲宽度 ,可控制腔倒空与调 Q激光的脉冲间隔 ,达到编程输出的目的。