微小型高功率硬質玻璃波導CO-,2-激光器的研制.pdf

1、CO2激光器是氣體激光器的主要分支之一，目前已廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研、醫(yī)學等領域，如計量、材料加工、激光醫(yī)療、激光通信、能源等方面。 長期以來，各種CO2激光器的研究異?；钴S。從激光器的結構來看，CO2激光器可分為縱向封離型激光器、縱向流動激光器、橫向流動激光器、橫向激勵高氣壓激光器、波導CO2激光器及射頻激勵激光器等。波導CO2激光器是其中有代表性的一類，是應器件小型化的要求而發(fā)展起來的。為實現(xiàn)波導CO2激光器高功率

2、小型化，國內(nèi)外科學家都在致力尋找器件的最佳結構、理想的波導材料及放電激勵方式等。目前，波導CO2激光器的結構形式近十種，而波導材料也有陶瓷、陶瓷-金屬、全金屬及硬質玻璃等。雖然玻璃較其它波導材料導熱性能較差、傳輸損耗較大，但由于易加工，尤其是波導面可達到很高的光潔度，且價格低廉，因此硬質玻璃波導CO2激光器仍具有很高的實用價值。微小型高功率硬質玻璃雙通道波導CO2激光器在醫(yī)療、微加工業(yè)等方面具有很好的應用前景。目前硬質玻璃波導CO2激光

3、器在國內(nèi)外各種刊物上已有一些相關的報道。本文的主要研究工作如下： 1、對波導CO2激光器的各種損耗進行理論分析，包括波導管內(nèi)傳輸損耗α11、耦合損耗αc及輸出鏡透射損耗αT0。 2、微小型高功率硬質玻璃波導CO2激光器的設計。兩支波導管長度均為190mm，壁厚為0.65mm，內(nèi)徑為 2.1mm，結構上采用隔離板，使雙通道放電均勻，輸出鏡的透射率為10﹪，雙通道陣列式波導管總的理論輸出功率P為13.6W。 3、研制

4、轉換效率為10.4﹪的雙通道陣列波導器件。 4、實驗表明，當工作氣體總氣壓為12.66kPa，工作電流為9mA，輸出鏡透射率為10﹪時，可獲得11.2W的10.6μm激光功率輸出，器件總的轉換效率為10.4﹪。與理論值相比，實驗數(shù)據(jù)與理論計算相差2.4W。這主要原因是由于兩波導管加工中不平行性造成的損耗，以及兩端反射鏡的垂直度、平行性誤差造成的損耗。而這些損耗存在隨機性，故在理論計算中并未考慮在內(nèi)。實驗中發(fā)現(xiàn)，Xe氣體的含量不能