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深度解讀

射頻板條波導(dǎo)CO2激光器 為何需要光束整形?

激光制造網(wǎng) 來源:SPT斯派特激光2022-03-14 我要評論(0 )   

全金屬封離型射頻激勵擴散冷卻板條波導(dǎo)CO2激光器,一般簡稱為CO2射頻板條激光器。ZAMIA的Q系列射頻激光器就屬于板條波導(dǎo)CO2激光器,下面小特將以Q系列為例,為大家一一...

全金屬封離型射頻激勵擴散冷卻板條波導(dǎo)CO2激光器,一般簡稱為CO2射頻板條激光器。

ZAMIA 的 Q系列射頻激光器就屬于板條波導(dǎo)CO2激光器,下面小特將以Q系列為例,為大家一一剖析,

——“ 射頻板條波導(dǎo)CO2激光器為何需要光束整形 ”

/ Q 系 列 射 頻 激 光 器 /


不同于全波導(dǎo)的CO2激光器,板條波導(dǎo)CO2激光器的放電區(qū)是由兩塊相對平行放置的間隔為毫米的長方形金屬板條構(gòu)成。


兩個全反射鏡安裝在兩金屬板條兩端,組成激光器諧振腔,用于提取激光。腔鏡帶有曲率,曲率半徑短的為前腔鏡,曲率半徑較長的為后腔鏡,前腔鏡短于后腔鏡,兩腔鏡一側(cè)對齊安裝,激光束從前腔鏡的另一側(cè)輸出。如下圖



兩極板之間長幾百毫米,寬數(shù)十毫米,高度為幾毫米空間,從數(shù)值上看,高度方向的尺寸和激光束相當,遠小于寬度方向,形狀近似為一平片。


在此空間內(nèi)發(fā)生放電,產(chǎn)生增益介質(zhì)。同時,在兩片諧振腔之間振蕩的激光往返多次通過此區(qū)域。


每次激光束通過此區(qū)域時,在高度方向和寬度方向上傳輸規(guī)律不同,在寬度方向上,由于寬度方向的尺寸遠大于激光光束的尺寸,所以,激光束在此方向上是不受約束的自由通過。


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當,所以,每次激光束在此方向上受約束通過。


激光束在腔內(nèi)多次振蕩,通過兩極板間的平片空間,在前鏡的一側(cè)輸出,造成最終輸出的激光光束在寬度和高度方向上的不對稱。激光束表現(xiàn)在兩個方向上的發(fā)散角和光斑大小不同,在寬度方向上的發(fā)散角小,高度方向上的發(fā)散角大,即兩個方向的光束質(zhì)量不同。


下圖為從諧振腔內(nèi)輸出后的激光光束在自由空間傳輸時的示意圖:


從上圖可以看出,激光光束隨著傳輸距離不同,光斑形狀發(fā)生變化,在遠場為一橢圓光斑。


這種激光光束直接聚焦,在焦點位置得到的也是一橢圓光斑。這將會導(dǎo)致加工時兩個方向的線條粗細不一致,切割效果不同,最終影響加工效果。


/ Q 系 列 射 頻 激 光 器 /


所以為了得到兩個方向的發(fā)散角相同,光斑大小相同的激光光束,需要對上述的不對稱激光光束進行整形,使其兩個方向的光束質(zhì)量因子相同,得到圓對稱的準基模高斯光束。讓激光打標機,激光切割機,激光雕刻機等激光加工設(shè)備可以得到圓形的聚焦光斑。


激光光束整形為一系列鏡片組成的復(fù)雜系統(tǒng),一般在兩個方向上,分別引入非對稱光學元件,如柱透鏡,或者柱面反射鏡來實現(xiàn)。

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