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【小特讲堂】射频板条波导CO2激光器为何需要光束整形?

阅读量: 606次 2022-03-14

全金属封离型射频激励扩散冷却板条波导CO2激光器,一般简称为CO2射频板条激光器。


ZAMIAQ系列射频激光器就属于板条波导CO2激光器,下面小特将以Q系列为例,为大家一一剖析


- - “ 射频板条波导CO2激光器为何需要光束整形 ”

/ Q 列 射 频 激 光 器 /


不同于全波导的CO2激光器,板条波导CO2激光器的放电区是由两块相对平行放置的间隔为毫米的长方形金属板条构成。


两个全反射镜安装在两金属板条两端,组成激光器谐振腔,用于提取激光。腔镜带有曲率,曲率半径短的为前腔镜,曲率半径较长的为后腔镜,前腔镜短于后腔镜,两腔镜一侧对齐安装,激光束从前腔镜的另一侧输出。如下图



两极板之间长几百毫米,宽数十毫米,高度为几毫米空间,从数值上看,高度方向的尺寸和激光束相当,远小于宽度方向,形状近似为一平片。


在此空间内发生放电,产生增益介质。同时,在两片谐振腔之间振荡的激光往返多次通过此区域。


每次激光束通过此区域时,在高度方向和宽度方向上传输规律不同,在宽度方向上,由于宽度方向的尺寸远大于激光光束的尺寸,所以,激光束在此方向上是不受约束的自由通过。


而在高度方向上,由于高度方向的尺寸和激光光束的尺寸相当,所以,每次激光束在此方向上受约束通过。


激光束在腔内多次振荡,通过两极板间的平片空间,在前镜的一侧输出,造成最终输出的激光光束在宽度和高度方向上的不对称。激光束表现在两个方向上的发散角和光斑大小不同,在宽度方向上的发散角小,高度方向上的发散角大,即两个方向的光束质量不同。


下图为从谐振腔内输出后的激光光束在自由空间传输时的示意图:


从上图可以看出,激光光束随着传输距离不同,光斑形状发生变化,在远场为一椭圆光斑。


这种激光光束直接聚焦,在焦点位置得到的也是一椭圆光斑。这将会导致加工时两个方向的线条粗细不一致,切割效果不同,最终影响加工效果。



所以为了得到两个方向的发散角相同,光斑大小相同的激光光束,需要对上述的不对称激光光束进行整形,使其两个方向的光束质量因子相同,得到圆对称的准基模高斯光束。让激光打标机,激光切割机,激光雕刻机等激光加工设备可以得到圆形的聚焦光斑。


激光光束整形为一系列镜片组成的复杂系统,一般在两个方向上,分别引入非对称光学元件,如柱透镜,或者柱面反射镜来实现。


来源: 斯派特激光 | 阅读量: 606次 | 2022-03-14

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