大功率CO_2激光器输出窗口热性能分析

为了研究大功率CO_2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题,建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型,通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先,针对大功率CO_2激光特点,讨论了输出窗口材料Ga As和Zn Se的物理特性。然后,基于10 k W级大功率CO_2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性,建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后,利用COMSOL软件对该模型进行求解,得到以Ga As和Zn Se为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布,并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明:在10 k W级激光作用下,Zn Se窗口温升小于Ga As窗口;两种输出窗口产生μm量级热变形;由于Ga As材料的热导率高,Ga As窗口的热变形和热应力分布更为均匀。

船用钢板的高功率CO_2激光焊接

激光作为高能束和洁净热源在焊接中得到了越来越广泛的应用。船舶制造中的激光焊接技术也正得到广泛的研究并开始应用。利用15kW级CO2激光对国产船用板CCS-B、SUS304、A36以及CCS-A进行了对接接头和T形接头的激光焊接研究。在多种板厚条件下获得了良好的激光填丝和激光电弧复合焊接接头。通过宏观和显微金相分析比较CCS-B激光填丝焊和激光电弧复合焊接头焊缝截面形状和组织。通过成分分析,观察了在三种不同高功率激光焊方法(纯激光、激光填丝和激光复合)下焊缝中主要化学成分的含量变化。通过硬度测量、拉伸和弯曲试验测试分析了接头力学性能。

高功率CO_2激光器输出窗热效应的研究

高功率CO2 激光器输出窗不可避免地要吸收谐振腔的激光能量 ,在其内部产生非均匀温度场的分布 ,并引起输出窗发生热形变。输出窗的热效应改变了CO2 激光器谐振腔的品质因数 ,影响激光器的稳定性和输出光束的质量。对于输出窗准确的温度场和热形变场研究是解决热透镜效应的关键。利用半解析方法对CO2 激光器在TEM0 0 工作模式下 ,输出窗的温度场及热形变量场进行研究。研究方法和所得结论具有普适性 ,可以应用到其它具有轴对称性热模型产生的温度场、热形变分析工作中。

高功率CO_2激光器高反膜红外耦合窗热形变的半解析方法的研究

为了有效地解决高功率CO2 激光器高反膜红外耦合窗吸收谐振腔内激光能量产生热效应问题 ,通过对红外耦合窗镀膜参数和工作特性分析 ,建立了红外耦合窗热模型。基于热传导方程和边界条件 ,利用半解析热分析方法得出当CO2 激光器具有理想的TEMoo模式输出时红外耦合窗的温度场和热形变的计算表达式 ,同时对影响红外耦合窗温度场分布的各种因素进行了讨论。研究结果与以往将谐振腔内振荡激光做均匀光强处理作了对比 ,不仅热模型更符合激光器系统 ,而且计算出温度场分布也更加准确。研究方法和结论还可以应用到其它具有轴对称性激光束模式产生的温度场。

高功率横流CO_2激光器集散控制系统的研究

本文研究了一种用于高功率横流CO2激光器的集散控制系统,该系统兼具监测、控制、报警、保护四大功能。同时该系统在对激光器最重要的参量输出激光功率的检测研究方面,有其重要进展,该系统研制了一种新型的国内尚未解决的尾镜取样功率检测法,该检测方法线性度好,可实现对激光功率的实时检测又不影响激光输出。

不同熔透状态下高功率CO_2激光堆焊光致等离子体特征分析

提出了一种适用于高功率CO2激光焊缝熔透状态的在线监测方法,设计了不同熔透状态的高功率CO2激光堆焊焊接试验,采用高速摄影技术获取焊接过程中连续变化的光致等离子体图像,编程实现基于最大类间方差的图像分割,计算了光致等离子的高度、底部宽度和面积,得到了特征参数的概率密度分布图和变异系数,并分析了光致等离子体面积的频谱特征.结果表明:在焊缝未熔透时,光致等离子体的高度和面积均显著大于熔透状态时;焊缝未熔透状态的光致等离子体的面积波动频率约为400 Hz.

PLC在大功率CO_2激光器控制系统中的应用

介绍了西门子S7-2 0 0系列PLC在大功率CO2 激光器控制系统中的应用 ,分别就其气压测控系统 ,电源与功率测控系统 ,温度测控系统和用户界面与安全、报警系统的PLC实现给出了技术方案及软件流程图。

管板式大功率横流CO_2激光横模测量及数值模拟

为了提高激光稳定性和激光加工质量,实验测量了大功率横流CO2激光横模,并理论分析了横模形成机理。针对大功率横流CO2激光器管板式电极结构,由麦克斯韦方程给出电场的横向分布,并通过数值计算得到了激光强度的横向分布。实验结果与数值模拟得到的激光能量分布基本一致。结果表明,在给定放电电压条件下,电极结构和气体流动速率决定了激光横模峰值大小,激光峰值的横向位置取决于气体流动的速率。

高功率横流CO_2激光器虚拟样机系统的应用

高功率横流CO2 激光器设计过程中光、机、电等制造信息难于集成,在对比分析传统设计模式与现代设计模式的基础上,提出将虚拟样机技术应用于高功率横流CO2 激光器设计,以虚拟样机为平台集成制造信息。在开发高功率横流CO2 激光器虚拟样机系统后,对比了采用虚拟样机技术前、后产品的主要性能指标。

基于虚拟样机的高功率横流CO_2激光器制造信息集成系统

通过对虚拟样机及虚拟样机技术概念的分析,结合高功率激光加工成套设备制造信息化集成系统的开发实践,给出了面向信息集成的虚拟样机及虚拟样机技术的定义。同时,分析了基于虚拟样机的高功率横流CO2激光器制造信息集成系统的构成、开发过程及其中若干关键技术。

ANSYS在高功率横流CO_2激光器流道温度场分析中的应用

本文采用有限元方法建立了高功率横流CO2激光器流道温度场数学模型,利用ANSYS再现了激光器稳定工作状态下流道温度场分布,提供了测定流道内部温度的新途径。

高功率CO_2激光焊中He-Ar侧吹气体组分研究

在高功率CO2激光深熔焊中,光致等离子体的抑制是保证熔深、稳定焊接过程的关键技术之一。常用的抑制方法是侧吹氦气,而采用氦氩混合气体可降低生产成本,特别是当氦气含量高于50%时。本文采用氦氩比为4∶6的混合气体,对12mm厚船用E级钢板进行高功率CO2激光焊接,通过工艺参数优化实现了稳定的焊接过程,全熔透焊缝的质量达到船级社标准。采用流体力学方法建立了高功率CO2激光焊光致等离子体的物理数学模型,分析了氦氩混合气体侧吹时的等离子体特性及对激光能量的影响。

小功率CO_2激光美容机治疗6种皮肤病498例疗效观察

目的 :观察小功率CO2 激光美容机治疗 6种有碍美容的皮肤病的疗效 ,总结治疗方法的改进和术后处理的经验。方法 :对 498例有碍美容的皮肤病患者采用常规皮肤消毒 ,2 %利多卡因局部浸润麻醉 ,调整好激光 ,电流强度 1～3mA ,光针与皮肤表面垂直 ,距离约 0 1～ 0 2cm ,仔细观察病变组织范围大小用治疗光针近乎平行的方向对皮疹逐个进行凝固炭化 ,使之与皮疹边界一致或略底。结果 :498例中痊愈 464例 ,治愈率为 93 2 % ,好转 3 2例 ,好转率 6 8% ,总有效率为 10 0 %。结论 :我们通过对 498例皮肤病浅表皮损的治疗 ,认为本办法操作简便 ,术前不需备皮 ,术后不需包扎 ,治疗后一般皮损 7～ 15天左右自行脱落 ,局部反映轻 ,特殊部位皮损由于激光刀灵活也能顺利完成手术 ,且术中出血少 ,手术时间短 ,精确度高 ,能准确的去除病损而保留健康组织 ,有利于美容手术和切口愈合 ,值得在临床推广应用。

小功率CO_2激光治疗宫颈糜烂术后出血的疗效观察

笔者应用小功率CO2激光治疗宫颈糜烂，外加口服药物预防术后出血．取得较满意的结果，报道如下。

7kW轴快流CO_2激光器的热平衡分析及换热器设计

为了解决高功率轴快流CO_2激光器设计中的主要问题——清除激活区热量,采用对流冷却的方法,分析了高功率轴快流CO_2激光器的内部循环热交换过程,建立了热量的平衡方程;同时针对高功率激光器热负荷量大、总体结构受限、风机特定的工作特点,分析比较各类换热器的换热特性并最终选择结构紧凑、换热系数高、流阻小的矩形翅片圆管束换热器作为激光器的散热部件,最后针对研制中的7kW轴快流CO_2激光器进行了换热器的设计和换热计算,得到可以实现37.4kW的换热量的结果。结果表明,选用的换热器能满足所设计的轴快流CO_2激光器的换热要求。

TEM01*模式输出高功率CO2激光器红外耦合窗热形变半解析方法

为解决高功率CO2激光器高反膜红外耦合窗吸收谐振腔内激光能量产生热效应问题,通过对红外耦合窗镀膜参数和工作特性分析,建立了红外耦合窗的热模型.对热传导方程及其边界条件利用半解析热分析方法得出TEM01*(TEM01+TEM10)模式的CO2激光器红外耦合窗的温度场和热形变计算式,并且对影响红外耦合窗内温度分布的因素进行分析和讨论,发现热模型更符合实际激光器系统,而且TEM01*(TEM01+TEM10)模式在工业领域的应用很广泛,因此对此模式的研究具有重要的实际意义.

Mathematical modeling of output power in RF-excited CO_2 waveguide lasers

Theoretical analysis model has been established for CO 2 laser to describe the process of dynamic emission in the electrooptically Q switched laser .The electron excitation and the energy transfer of vibration level and the rotational relaxation of rotational levels are described. The comparison between this model and a set of coupled rat equations model are discussed.

激光功率对连续CO_2激光制备单壁碳纳米管的影响

在室温下用大功率连续CO2 激光制备单壁碳纳米管 ,测量了 5 0 0～ 85 0W激光功率下产生的碳纳米管样品的透射电镜和拉曼 (Raman)光谱 ,对单壁碳纳米管的生长条件和直径分布与激光功率的关系进行了研究 ,实验证明在长波长激光制备单壁碳纳米管中 ,激光功率对单壁碳纳米管的形成和管径的大小起着关键的作用。激光功率越高 ,单壁碳纳米管的产率越大。对不同管径的单壁碳纳米管 。