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CO2激光器的3种类型
发布时间:2013-8-6 阅读:3225次  


1.封离型CO2激光器 
     放电管中,通常输入几十毫安或几百毫安的直流电流。放电时,放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时,受到激发的氮分子便和C02分子发生碰撞,N2分子把自己的能量传递给C02分子,C02分子从低能级跃迁到髙能级上形成粒子数反转发出激光。 
     激光管常用硬质玻璃制成,一般采用层套筒式结构。**里面一层是放电管,第 2层为水冷套管,**外一层为储气管。二氧化碳激光器放电管直径比He-Ne激光管粗。一般来说,放电管的粗细对输出功率没有影响,主要考虑到光斑大小所引起的 衍射效应,应根据管长而定,管长的应粗一点,管短的应细一点。放电管长度与输 出功率成正比。在一定的长度范围内,每米放电管长度输出的功率随总长度而增 加。加水冷套的目的是冷却工作气体,使输出功率稳定。放电管在两端都与储气管 连接,即储气管的一端有一小孔与放电管相通,另一端经过螺旋形回气管与放电管 相通。这样就可使气体在放电管与储气管中循环流动,放电管中的气体随时交换。 
     试验表明,电流密度与压强的****值大致与放电管径成反比。在****放电条件 下,激光器的单位长度输出功率一般为50-60w/m。
2.纵向快流激光器 
     在封离型C02激光器中,放电产生的热量主要靠气体的扩散运动传给管壁,再由沿管壁外表面流动的冷却液带走。由于这种散热方式效率较低,电流密度和压强不能太大,因此限制了输出功率。如果提高气体流动速度(约为50m/s;),使放电管内的热气流流出管外,在管外冷却后再返回放电管,则不再存在放电电流密度的****值,输出功率随放电电流密度线性增加,单位长度输出功率可达1KW/m以上。,目前,1-3W/m的纵向快流C02激光器已广泛用于激光加工。与后面介绍的大功率的横向流动激光器相比,纵向快流C02激光器中放电电流密度分布的圆对称性较好,因此具有更好的光束传输比。图1-6所示的是一个直流激励快速轴流C02激光器的原理图。激光器采用U形折叠谐振腔,它由两个折弯反射镜,一个尾镜和一个输出耦合镜组成。8段放电区采用直流放电激励。采用两台涡轮风机使气体高速循环冷却。
3.横向流动C02激光器
     纵向快流C02激光器需要很高的气体流速才能及时将热气体导出。若使气体流动方向与光轴垂直,由于气体通道截面大,气体流动路径短,因此较低的流速就能达到纵向快流同样的冷却效果。和纵向快流C02激光器一样,在横向流动C02激光器中,输出功率的电流饱和效应不明显,可以在高气压下运转。高压强运转有利于提高输出功率,但频繁的碰撞使电子温度降低,必须在强电场中才能维持足够高的电子温度。因此,在横向流动C02激光器中,通常采用电场与光轴垂直的横向放电方式。采用横向放电方式的激光器称为丁它激光器。此类激光器中单位长度输出功 率可达每米数千瓦,总输出功率已高达1-20kw。

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