射頻激勵CO2激光器放電腔熱應(yīng)力的數(shù)值模擬和實驗研究.pdf

1、射頻激勵CO2激光器在激光加工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但工程實際運用中,激光器存在功率不穩(wěn)定、持續(xù)工作時間短等問題,嚴(yán)重影響激光器的工作效率,加大生產(chǎn)成本。激光器放電腔在高穩(wěn)定性的激光輸出、實現(xiàn)激光器件的緊湊性、小型化等方面發(fā)揮著重要作用,激光器的工作氣體儲存在激光器的放電腔中。工作氣體溫度升高會導(dǎo)致輸出功率下降;不均勻的溫度分布會產(chǎn)生熱應(yīng)力,造成放電腔內(nèi)部的變形。本文基于激光器放電腔的溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬,通過實驗對比分析,確定了放電腔的結(jié)

2、構(gòu)和裝配方案,對解決激光器在工程實際運用中輸出功率不穩(wěn)定等問題具有重要意義和實用價值。本文研究的內(nèi)容主要有:
　　(1)概述了射頻激勵 CO2激光器的研究現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點,分析了工程生產(chǎn)過程中遇到的實際問題,以及將問題集中在激光器放電腔的原因,簡要說明了溫度因素和熱應(yīng)力對激光器放電腔的影響。
　　(2)運用有限元仿真技術(shù),對激光器運行過程中放電腔的溫度分布和熱變形進行了仿真,由于放電腔內(nèi)部各個部件之間的裝配間隙過大,精度不高、

3、裝配過程不規(guī)范、溫度分布不均勻等原因,會造成激光器放電腔內(nèi)部電極的變形,從而影響激光氣體的電離,導(dǎo)致不必要的功率損耗。為了解決上述問題,提出了激光器放電腔的四種改進裝配方案,并分別對這四種方案進行了溫度場分布和熱變形情況的數(shù)值模擬。通過五種數(shù)值模擬結(jié)果的對比分析,得出方案二的模擬結(jié)果總體最優(yōu),作為最終實驗對象。
　　(3)為驗證方案二放電腔的性能,取方案二中放電腔和工程實際中放電腔各五根,組裝成十臺激光器,分別在相同的工作環(huán)境下連