管板式电极结构对大功率横流CO_2激光横模的影响

为了研究大功率横流CO_2激光器模式的形成原因及改善途径,理论分析了横流CO_2激光器的管板式电极结构。通过数值求解放电区电势的拉普拉斯方程,得到了电势和电场的空间分布。由场强的分布可以定性地认识放电区电子密度、粒子数密度、光子密度的分布情况,从而定性解释了模式形成的原因和光斑能量分布不均匀的特点。计算结果表明,减小电极距离和增大阴极管径都有助于提高光轴附近场强和均匀性,进而可以提高电子密度,从而达到控制、改善光斑模式的作用。在理论分析的基础上,对激光器的电极和光轴等进行了调整,实测得到了明显改善的光斑模式。

高功率横流CO_2激光器的新型管板式电极

提出一种更适用于焊接等场合的低阶模输出的新型管板式电极。阳极块长边沿阴极管方向,提高了放电均匀性和稳定性,增加了有效放电长度;阳极沿气流方向的长度和阴阳两极之间的距离根据输出模式确定,可充分利用激活体积,提高选模激光光电转换效率;其放电均匀稳定,可减小限流电阻值,降低外电路电功损耗。与现有管板电极相比,可提高注入到激活体积内的电功率密度,明显提高选模激光输出功率和总体效率。多模输出时直接光电转换效率可达20%;低阶模TEM11输出时光电转换效率可达15%,激光器总效率达8%。该电极结构适用于国内生产的横流CO2激光器,在不同模式输出时均能获得较高的光电转换效率,从而使其更好地应用于焊接等低阶模输出场合。

千瓦级CO激光器电激励系统及放电特性研究

讨论了国内第一台千瓦级低温低阶模横向放电循环流动式ＣＯ激光器的电激励系统的设计，并对一些主要的放电特性进行了系统研究；研究了增益系数及其空间分布，研究了放电Ｅ／Ｎ值与激发速率常数之间的关系．给出了激光输出功率与时间的关系．在电激励系统的设计方面，采用了不同于国外的设计方案并进行了比较．采用了管板式电极及独立的强电场预电离系统．实验表明，这种设计具有工艺成熟、可靠性高等特点，为千瓦级激光器的研制成功创造了条件．