微小型高功率硬質(zhì)玻璃波導(dǎo)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(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防、科研、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如計(jì)量、材料加工、激光醫(yī)療、激光通信、能源等方面。 長(zhǎng)期以來(lái)，各種CO2激光器的研究異?；钴S。從激光器的結(jié)構(gòu)來(lái)看，CO2激光器可分為縱向封離型激光器、縱向流動(dòng)激光器、橫向流動(dòng)激光器、橫向激勵(lì)高氣壓激光器、波導(dǎo)CO2激光器及射頻激勵(lì)激光器等。波導(dǎo)CO2激光器是其中有代表性的一類，是應(yīng)器件小型化的要求而發(fā)展起來(lái)的。為實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)CO2激光器高功率

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

3、器在國(guó)內(nèi)外各種刊物上已有一些相關(guān)的報(bào)道。本文的主要研究工作如下： 1、對(duì)波導(dǎo)CO2激光器的各種損耗進(jìn)行理論分析，包括波導(dǎo)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(zhì)玻璃波導(dǎo)CO2激光器的設(shè)計(jì)。兩支波導(dǎo)管長(zhǎng)度均為190mm，壁厚為0.65mm，內(nèi)徑為 2.1mm，結(jié)構(gòu)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(dǎo)管總的理論輸出功率P為13.6W。 3、研制

4、轉(zhuǎn)換效率為10.4﹪的雙通道陣列波導(dǎo)器件。 4、實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)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(shí)，可獲得11.2W的10.6μm激光功率輸出，器件總的轉(zhuǎn)換效率為10.4﹪。與理論值相比，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算相差2.4W。這主要原因是由于兩波導(dǎo)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(jī)性，故在理論計(jì)算中并未考慮在內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，Xe氣體的含量不能