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。

球面镜失调对2kW射频板条CO_2激光器输出光束影响研究

研究了射频板条CO_2激光器光束整形系统球面镜横向位移失调和角度失调对输出光束光强分布的影响。研究表明,横向位移失调情况下,输出光束对非稳方向的失调更加敏感,波导方向失调对输出光束光强分布基本无影响。非稳方向横向位移失调达到0.1mm时,光强分布由圆形分布变为类似椭圆分布,光强峰值也不在中心区域。角度失调情况下,波导方向相对敏感。非稳方向失调角度仅为0.05°时,光强分布就已经见明显的畸变。波导方向的角度失调达到0.5°时,光束有明显的位移,会对功率造成影响。

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%。

大功率射频板条CO_(2)激光器

大功率射频板条CO_(2)激光器曾经是深熔焊接、切割的主力光源,目前主要用于超大规模集成电路晶圆退火。华中科技大学于2007年就开始了大功率射频板条CO_(2)激光器的研发,并进行大量的理论研究和产业化工作。本文介绍了射频板条CO_(2)激光器的国内外发展动态;重点分析了激光器的结构设计、(板条)面积放大、扩散冷却、激励电源、射频传输、阻抗匹配、射频气体放电等离子体、放电均匀性、电极热效应、非稳-波导混合腔、激光功率提取、输出光束特性、光束整形等核心技术;展望了射频板条CO_(2)激光器在超大规模集成电路晶圆激光退火中的重要创新应用。