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二氧化碳激光于1964年初次应用其波长为10.6μm。因为这是一种非常有效果和速率的激光,作为商业模型来讲其转换效果和速率达到10%,所以二氧化碳激光广泛用在激光切割,焊接,钻孔和表面处理。作为商业应用激光可达45千瓦,这是当前最强的物质处理激光。
1、运作原理
二氧化碳激光是一种分子激光。主要的物质是二氧化碳分子。它可以表示好多种能量状態这要视其振动和回旋的形態而定。基本的能量网状见图1。二氧化碳里的混合气体是因为电子放出而造成的低压气体(普遍30-50托)产生的等离子(电浆)。如麦克斯韦-波尔兹曼散播定律所说,在等离子里,分子显现好多种高兴状態。一些会显现高能態(00o1)其表示为不对称摆动状態。当与空心墙碰撞或自然散发,这种分子也会偶尔的丢失能量。经过自然散发这种高能状態会降落到对称摆动形態(10o0)乃至放射出可能传播到任何方向的光子(一种波长10.6μm的光束)。偶尔的,这种光子的一种会沿着光轴的腔向下传播也将在共鸣镜里摆动。
图1简单的二氧化碳分子能量程度图
大体上,二氧化碳激光的工作物质是由二氧化碳、氦、氮气所构成的混合物。氮气作为缓冲气体乃至它的分子共鸣地传递刺激能量给二氧化碳分子。因为张弛程度(01110)是瓶颈,氦的作用是作为热壑来传递能量给程度(01110)给氦原子。
2、二氧化碳激光的种类
废热被拒的方法对激光系统设计有很大的影响。原则上,有两种可能的方法。第一种方法是基于自动处理自然扩散热气到管墙,运作原理就是密封和慢轴流激光。第二种是基于气体逼迫对流,其运作原理就是快轴流激光。大体上,主要有五种二氧化碳激光:
密封式或无流式
慢轴流
快轴流
快速横向流
横向鼓励大气(TEA)
密封或无流式二氧化碳激光普遍以用在光束偏转激光做标记。它的放电管完全被封住。这种激光束的品质非常好。而且在大大多状况下全部放电管可以换新旧的可以重新灌气所以容易保养。这样就不必使用分手式的气体供给系统。只要要在激秃顶做较少的連接。所以它既紧密且轻飘。但是其能量输出比较低(普遍少于200瓦)。
TEA二氧化碳激光普遍运用于防护罩制作。只能在脉冲情势下操控。气流低且气压高。其鼓励电压大体在一万伏。这种激光束能量散播在相对的大区域是统一的。它的最高能量最高可以达到1012瓦而且其脉冲宽度非常小。尽管如此,因为多状態运行所以这种形式的激光很难在小点上聚集。
3、泵的电源供给
对CW二氧化碳激光而言,全体上说主要有三种给泵供电的方法。比如:直流电(DC)、高频(HF)、射频(RF)。直流电供电设计最简单。在高频次供电式中电子在频次20-50千赫兹之间交替。相对直流电而言,高频供电在大小上紧密而且较高效果和速率。射频供电中电子在频次2至100兆赫兹之间交替。与直流电相比较,其电压和效果和速率都比较低。
大粤激光(DAYUE LASER)品牌简介
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