5千瓦横流电激励连续CO2激光器的研究

本文介绍了一种新型的放电结构，并对此进行了有关输出特性的研究，在放电长度为1．1水的条件下．获得5．2千瓦的激光输出，其电光转换效率为16.6%。     

高功率TEA CO2激光器脉冲激励电源的研制

基于脉冲激励电源技术水平是高功率TEA CO2激光器研制中的关键环节,提出了氢闸流管作为电源开关元件的、选用非稳激光腔结构的设计思路。详细阐述了高压充电部分、高压稳压部分、脉冲放电部分三个方面的电路设计方案。     

横向电激励CO2连续激光器的放电稳定性

本文分析了多针对平板放电，横向电激励CO2激光器的稳定性条件，论述了放电稳定性与镇流电阻的关系，以及稳流调节器的应用。     

高气压电激励横流CO7连续激光器

工业用千瓦级CO2连续激光器多数采用横向电激励、快速流动气体技术。工作气压一般较低，如40-80乇。本文从理论和实验结果论述了高气压条件下激光器的工作特性。工作气压范围为80-160乇。     

闭式环流高功率连续CO2激光器的不稳定性问题

本文讨论了导至“闭式环流高功率连续ＣＯ２激光器“输出功率不稳定性的主要因素，特别对等离子体的电离不稳定性进行了较深入的分析；在一台管（阴极）板（阳极）结构的闭式环流高功率连续ＣＯ２激光器上做实验，研究了输出功率的不稳定度（△Ｐ／Ｐ）与有关因素（杂质气体、冷却水温等）的关系；提出了几点具有现实意义的技术措施，可以有效地减少高功率ＣＯ２激光的不稳定性。     

气动冷却电激励CO2激光器的研究

采用超音速喷管绝热膨胀冷却与放电激励相结合的办法,使激光器兼有电激励CO2激光器电光转换效率高和气动CO2激光器冷却效果好的双重优点,同时可避免放电激励CO2激光器采用风机和热交换器复杂的循环冷却结构,也无须使用昂贵的He气. 激光器系统由电源、前后级超音速列阵喷管、放电电极、谐振腔和排气系统组成.激光头基本尺寸为813 mm×40 mm×85 mm.放电阴极针材料选用钼,80根钼针排成一排,有效放电长度为800 mm.阴极阵列喷管由陶瓷板上均排列的陶瓷管和其中的阴极针之间形成的环形通道构成,阴极阵列喷管将储气腔和放电室隔离为两个独立空间,通过阴极列阵喷管的N2被绝热膨胀而冷却.由于阴极阵列喷管沿放电室空间均匀分布,放电室内气体流速、压力、温度、密度分布均匀,利于大体积辉光放电的稳定均匀性.阳极采用紫铜板制造,均匀排列列阵小孔,小孔中心非对应阴极针.阳极列阵小孔将放电室与光腔连通,使受激励N2进入混合激励室(光腔区),并使N2再次被阳极列阵小孔绝热膨胀冷却.光腔采用平-凹稳腔,全反镜反射率大于99%,曲率半径R=12 m,窗口透过率T=12%,腔长为0.86 m. 实验中,混合激励室气压为5.2×104 Pa,混和比为CO2∶N2=1∶2,获得输出功率195 W,光束直径为Φ15 mm的TEM00激光束,比注入功率达到413 W/gsec-1.实验表明采用气动冷却技术和电激励技术相结合是一种切实可行的优化方案.(OE38)     

顺序放电高重复频率TEA CO2激光器

研制了一台高重复频率顺序放电TEA CO2激光器,由共用光学谐振腔的两节相同放电组件组成,单组件的有效增益体积为2.5 cm×2.5 cm×55 cm.激光器允许以不同的双脉冲时间间隔和不同的脉冲重复频率工作并产生高峰值功率输出双脉冲.当两组件以200 Hz重复频率同步放电时,激光器输出平均功率为1.1 kW;当两组件以400 Hz重复频率顺序放电时,输出平均功率为550 W,双脉冲时间间隔为2.5 ms.在同一脉冲重复频率下,激光器的平均输出功率随双脉冲间隔的增大而减小.实验还测量了不同双脉冲间隔下,激光器的输出双脉冲波形.     

大功率CO激光器放电区等离子体特性的研究

本文对已投入运转的千瓦级ＣＯ激光器放电区的等离子体性作了探讨，从放电区等离子体的一些参数入手，计算了放电区的电子密度、电导率及等效电阻，并由此计算了放电区的 注入功率。     

高功率高重频TEA CO_2激光器均匀场放电电极设计

介绍了在高功率、高重频TEACO2激光器上应用的修整改型Chang氏电极的结构形状。对修整改型的Chang氏电极在垂直放电方向上有较好的均匀性、电极的曲面、电极表面电场强度分布、主放电极辉光放电和放电区域均匀放电做了必要的论述。通过电极型面及结构的基本放电参数与输出特性的实验,并结合在大功率、高重频、高脉冲能量和高速气体循环特点下的TEACO2激光器,说明选择修整改型后的Chang氏电极更为适宜。     

高功率CO2激光钎焊金刚石颗粒

采用高功率横流CO2激光扫描钎料合金与金刚石颗粒。研究了激光工艺参数对钎焊层结合性能及金刚石热损伤的影响,分析了钎焊层与金刚石结合机制及金刚石颗粒在激光作用下的热损伤机制。研究结果表明,激光功率和扫描速度是影响金刚石热损伤及表面浸润的主要因素。在氩气保护下,粉末厚度为0.5 mm,激光光斑直径3 mm,功率为800 W,扫描速度为8.39 mm/s时,可获得金刚石颗粒、钎料合金、金属基体三者具有最佳结合性能的钎焊层。合金粉末对金刚石颗粒浸润良好,并发生冶金化学反应,生成TiC和SiC。当激光输入能量太高时,金刚石颗粒开始与外界的氧发生氧化反应,在自由能方程中的气体分压下,金刚石一直氧化,直到与氧化物处于平衡状态。这一过程表现为金刚石颗粒石墨化,逐步氧化烧损变成气体。     

高功率扩散冷却CO2激光器的进展

描述了使高功率扩散冷却CO2激光器结构紧凑的激励方式和光腔结构.用扩散冷却辐射状电极列阵构成多通道板条放电.由共用射频电源经过射频共振腔功率分配系统独立地激发每个增益通道.用多通道自注式相位锁定增大径向激发、稳定光功率提取和保持高效率.组件式结构可以方便地定标放大到非常高的功率,同时保持体积小、价格低.     

无声放电辅助激励CO2激光器的研究

用具有扁平放电截面的等离子体管设计一种新颖的 CO2 激光器 ,并用纵向辉光放电和横向无声放电同时激励。阐述了这种激光器的设计原理 ,理论上讨论了激光管内电子浓度的横向分布 ,实验研究了它的工作特性 ,并与仅用辉光放电激励的情况进行比较。实验表明 ,由于横向无声放电的作用使这种激光器的激光功率、工作气压和工作气体中氮的比例有明显的提高 ,激光效率也有所提高 ,而且放电电流能兼顾最大激光输出功率和最佳效率。     

高功率连续波掺铥光纤激光器研究进展

掺铥光纤激光器(Tm-Doped Fiber Laser, TDFL)具有结构 紧凑、散热性能优良、光束质量好、非线性效应阈值高 等优点,其量子转换效率在理论上可达200%。TDFL产 生的1.7～2.1 μm激光在多个领域具有广泛应用。简 要介绍了Tm3 离子的吸收谱和能级结构、TDFL三种泵浦方式的优 缺点以及国内外高功率TDFL的研究进展,并就其未来发展给 出了初步看法。     

一种新型纵向放电脉冲CO2激光器

本文在纵向放电脉冲CO2激光器中采用了纵向多段脉冲预电离技术,在相同的条件下,激光器的工作电压降低了18％,电光转换效率提高了53％。     

放电管径和放电气压对CO2激光器功率的影响

轴快流CO2激光器由于其较高的光束质量以及高功率,在现代加工中的作用日益突出。提出了通过优化放电管管径以及放电气压的途径达到提高激光器的输出功率的目的。分析了放电管径和放电气压对激光器功率的影响以及原因。优化后,激光器的输出功率由293 W提高至372 W,功率提高了27％,对提高激光器功率的研究具有一定的意义。     

大功率半导体激光器功率转换效率的研究

针对980 nm大功率半导体激光器,分析了不同腔长下,最佳工作点功率转换效率的分布,分别计算了对应的光电转换效率,电压损失效率,阈值损失效率与缺陷损失效率随腔长的变化情况.分析表明随着腔长的增加,最佳输出功率值增加,但功率效率有所下降.缺陷损失效率是导致光电转换效率下降的主要因素,降低内损耗是提高最佳工作点功率转换效率最直接的方法.给出了不同内损耗情况下,最佳功率转换效率随腔长的分布.

Abstract：

For the 980 nm high-power laser diodes manufactured by Beijng Opto-electronic Technology Lab, the relation between the power conversion efficiency of the best operating point and the cavity length is analyzed. Experimantal results show that the best output power increases while the power conversion efficiency decreases with the cavity length increasing. Analyses indicate that the defect power is the primary factor resulting in the decrease of photoelectric conversion efficiency and reducing the inner loss is most obvious way to improve the power efficiency of the best operating point.