1引言
自1973年第一台射频(RF)波导激光器问世至今已26年多。最初是将线圈绕在波导上,实现了RF激励波导激光器的发光。它首次显示了低电压激励的优越性。那时,还有许多不完善的地方。存在的主要缺点是:放电不均匀,耦合效率差、线圈电感太大,限制RF频率的提高,只能在几MHz以下工作等。
尽管已有26年多的研制、使用历史,但当前它仍处于发展与改进阶段。其总的研制方向是:降低成本、增长寿命、提高输出功率和效率、减小体积和质量,改进可靠性,提高各项性能指标,以适应各种用途的需要。
RFCO2激光器工作频率按ISM规定为27~40MHz;其主要分类如下所述:
(1)按输出方式分
1)连续输出;
2)脉冲输出——调制频率高达1MHz;
3)Q开关输出——电光调Q与声光调Q。
(2)按谐振腔的工作分
1)波导腔——孔径D=1~3mm;
2)自由空间腔——孔径D=4~6mm。
(3)按激励极性分
1)单相;
2)反相。
(4)按腔体结构分
1)单腔;
2)多腔;
(a)折叠腔:V型——2折;Z型——3折;X型——4折。
(b)列阵腔:短肩列阵;交错列阵。
(c)积木式:并联—2腔;三角组联—3腔。
3)大面积放电
(a)平板型,(b)同心环型。
(5)按均恒电感分布方式分
1)准电感谐振技术—用于低电容激光头;
2)平行分布电感谐振技术—用于高电容激光
头。
(6)按谐振腔材料分
1)陶瓷—金属混合型;2)全陶瓷型;3)全金属型。
(7)按冷却方式分
1)空气冷却;2)水冷却。
(8)按封装方式分
1)封离型;2)流动型。
谐振腔的材料一般为:金属—A1。陶瓷—BeO,BN、AIN、Al2O3等。
2019-6-19 14:15:46
2技术条件
用于CO2激光器的典型工作气体内含有:二氧化碳、氮、氦和氙。氮气和氦气有利于放电的均匀性。氙气对RF放电激光器的功率和效率具有积极影响。添加5%氙气可使功率提高24%。
通常单模结构器件,单位长度注入的连续(射频)激励功率限于2~6W/cm,转换效率为10%~20%,对激光电源的一般要求为:稳定可靠、维修方便、效率高、尺寸小、成本低。
具体技术条件如下:
输入参数:交流输入电压220V;交流输入电流1.5A;开关电源输出直流电压30V;开关电源输出电流8A。
RF电源:输入功率160W;工作频率40MHz;输出波形正弦波;带宽△f±3MHz;效率70%。
调制器:脉冲调制频率0~100kHz方波连续可调;占空比连续可调;幅度调制度100%。
2技术条件
用于CO2激光器的典型工作气体内含有:二氧化碳、氮、氦和氙。氮气和氦气有利于放电的均匀性。氙气对RF放电激光器的功率和效率具有积极影响。添加5%氙气可使功率提高24%。
通常单模结构器件,单位长度注入的连续(射频)激励功率限于2~6W/cm,转换效率为10%~20%,对激光电源的一般要求为:稳定可靠、维修方便、效率高、尺寸小、成本低。
具体技术条件如下:
输入参数:交流输入电压220V;交流输入电流1.5A;开关电源输出直流电压30V;开关电源输出电流8A。
RF电源:输入功率160W;工作频率40MHz;输出波形正弦波;带宽△f±3MHz;效率70%。
调制器:脉冲调制频率0~100kHz方波连续可调;占空比连续可调;幅度调制度100%。
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2019-6-19 14:16:07
4结束语
最后是关于激光头的准电感谐振技术。为了使输入射频沿激光器长度,电压分布均匀,加入一对电感并联在谐振腔上下电极之间。这样,由于电感负导纳的补偿作用,使激光器沿长度上的驻波比大大下降,失配角小于9°,理论计算结果电压不均匀度小于3%。
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,本文不再一一赘述。
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