co2激光器的發(fā)展趨勢

co2激光器

CO2激光器是一種以CO2來產(chǎn)生激光輻射的氣體激光器，是目前用最廣泛的激光器之一，它有著一些非常突出的高功率、高質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)。CO2激光器是目前連續(xù)輸出功率較高的一種激光器，它發(fā)展較早，商業(yè)產(chǎn)品較為成熟，被廣泛應(yīng)用到材料加工、醫(yī)療使用、軍事武器、環(huán)境量測等各個(gè)領(lǐng)域。

co2激光器的發(fā)展趨勢

（1）高功率橫流CO2激光器

高功率橫流CO2激光器，用于激光加工和熱處理，激光器的整機(jī)呈一體化的箱體。箱體的上箱體中置有一體化的放電室、熱交換器、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、進(jìn)出口導(dǎo)流器以及光學(xué)諧振腔，箱體的下箱體中置有激光電源、充放氣系統(tǒng)、真空泵、鎮(zhèn)流電阻箱和控制盒。與已有技術(shù)相比具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝調(diào)試和維修方便、激光器的工作效率高，整機(jī)的體積可以小型化的特點(diǎn)。它主要應(yīng)用于金剛石工具、汽車齒輪、汽車安全氣囊氣體發(fā)生器等焊接中的應(yīng)用，激光表面淬火與熔覆工藝及其在鋼鐵軋輥表面熔凝淬火、石油化工零件表面修復(fù)等方面的特殊應(yīng)用。

（2）聲光調(diào)QCO2激光器

為滿足激光測距、環(huán)境探測、空間通訊及激光與物質(zhì)相互作用機(jī)理研究等領(lǐng)域應(yīng)用要求，研制了聲光調(diào)QC02激光器。針對影響聲光調(diào)QCO2：激光器輸出的各種因素，利用調(diào)Q脈沖激光器速率方程對該激光器輸出的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了理論分析和計(jì)算，提出了聲光調(diào)QCO2：激光器優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，并進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

激光器脈沖重復(fù)頻率為lHz～50kHz，在lkHz運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)獲得的輸出激光脈沖寬度為180ns，峰值功率為4062W，與理論計(jì)算基本一致。結(jié)果證明：通過聲光晶體（AO）的優(yōu)選及諧振腔的合理設(shè)計(jì)?？蓪?shí)現(xiàn)小型CO2激光器的高重頻、窄脈寬，高峰值功率輸出，并可通過光柵選線的設(shè)計(jì)方式和TTL信號控制實(shí)現(xiàn)此類激光器的波長調(diào)諧和編碼輸出。

（3）緊湊型長壽命射頻激勵波導(dǎo)CO2激光器

為了使CO2激光器在工業(yè)加工及軍事上有更廣泛的應(yīng)用，采用鋁合金拉制型材作為激光器殼體、盤裝電感代替?zhèn)鹘y(tǒng)線繞電感的結(jié)構(gòu)以及全金屬封接工藝等，研制出一種緊湊型長壽命射頻激勵波導(dǎo)CO2激光器。可連續(xù)輸出或在不高于20kHz調(diào)制頻率下脈沖輸出，最大輸出功率30W，實(shí)測工作壽命超過1500h，存儲壽命超過1.5a.結(jié)果表明，這種激光器具有結(jié)構(gòu)緊湊、輸出功率穩(wěn)定、工作壽命長、可連續(xù)及脈沖調(diào)制工作等特點(diǎn)，除了能滿足各種材料的加工，也可在軍事上應(yīng)用。

（4）新型便攜式TEACO2激光器

它是一種新型便攜式橫向激勵大氣壓CO2激光器。該激光器采用4節(jié)5號充電電池直流供電，在1Hz重復(fù)頻率條件下，可連續(xù)工作1h.激光器整機(jī)（包括電源及控制系統(tǒng)）尺寸為200nm×200mm×360mm，質(zhì)量小于8kg.激光器使用紫外電暈預(yù)電離方式，放電均勻、穩(wěn)定。自由振蕩情況下，激光脈沖輸出能量達(dá)到35mJ，輸出脈沖寬度為70ns。

（5）高功率連續(xù)CO2激光器

針對直升飛機(jī)發(fā)動機(jī)渦輪葉片采用連續(xù)激光熔覆出現(xiàn)裂紋及葉片變形的問題，在5kW連續(xù)橫流CO2激光器上，采用新的電源控制方案，通過軟件及相關(guān)控制，實(shí)現(xiàn)了脈沖激光功率輸出?？朔瞬捎酶吖β?a target="_blank">開關(guān)電源帶來的成本和穩(wěn)定性問題。且脈沖調(diào)制頻率可達(dá)到5Hz，調(diào)制占空比可達(dá)到5%～100%.當(dāng)采用4kW峰值功率，4Hz脈沖重復(fù)頻率，占空比為20%時(shí)，在發(fā)動機(jī)葉片K403合會表面進(jìn)行合金粉末StelliteX-40的熔覆實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，熔覆后熱影響區(qū)比連續(xù)激光減少50%，硬度提高5%，界面結(jié)合性能與母材相當(dāng)，無熔覆裂紋及葉片變形。

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