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金屬鈑金新聞

激光切割機中的調Q技術

星之球科技 來源:天琪激光2011-09-21 我要評論(0 )   

固體(ti) 脈衝(chong) 激光器在毫秒量級光泵激勵下,激光輸出為(wei) 弛豫振蕩,由一係列寬度為(wei) 微妙量級、強度不等的小尖峰脈衝(chong) 組成,他們(men) 都在閾值附近產(chan) 生,一次峰值功率不高,為(wei) 幾十千瓦...

固體(ti) 脈衝(chong) 激光器在毫秒量級光泵激勵下,激光輸出為(wei) “弛豫振蕩”,由一係列寬度為(wei) 微妙量級、強度不等的小尖峰脈衝(chong) 組成,他們(men) 都在閾值附近產(chan) 生,一次峰值功率不高,為(wei) 幾十千瓦量級。增大泵浦能量,隻能增加小尖峰脈衝(chong) 的數目,不能有效地提高峰值功率,這種激光束存在許多世紀應用中不能滿足要求。調Q技術就是為(wei) 了抑製上述弛豫振蕩,使全部及格能量壓縮在一個(ge) 窄脈衝(chong) 時間裏釋放出來而發展起來的。

調Q技術也稱為(wei) Q開光技術,是通過某種方法使諧振腔的Q值按要求的程序變化。在激光器開始工作時,先使腔處於(yu) 高損耗、低Q值狀態,激光不能振蕩,但粒子不斷地被泵浦到亞(ya) 穩態,當亞(ya) 穩態上粒子數足夠高時,使腔的Q值突然增大,如同一個(ge) 高速開關(guan) ,腔內(nei) 迅速建立起很強的振蕩,在極短的時間內(nei) 輸出一個(ge) 很強的窄脈衝(chong) 。

激光切割機種常用的調Q技術有電光調Q和聲光調Q。

1、電光調Q式一種利用晶體(ti) 的電光效應來實現Q突變的方法,即利用電光晶體(ti) 在外電場作用下,使入射光的偏振方向發生變化的效應,而人為(wei) 地加入可控的等效反射損耗的方法。工作介質在氙燈激勵下產(chan) 生的無規偏振光通過起偏器後成為(wei) 線偏振光,當在電光晶體(ti) 上加有適當的電壓時,晶體(ti) 的折射率發生變化,使在晶體(ti) 中傳(chuan) 播的尋常光和非尋常光產(chan) 生了一定的相位延遲,線偏振光通過晶體(ti) 後的振動方向旋轉90°,因而不能通過偏振軸與(yu) 起偏器偏振軸平行的檢偏器。這時電光開關(guan) 處於(yu) 關(guan) 閉狀態,故Q值很低,不能形成激光振蕩。光泵不斷激勵,工作物質上能級粒子數不斷積累到最大值。此時瞬間將電光晶體(ti) 上的電壓推掉,則線偏振光的振動方向不旋轉而迅速通過檢偏器,相當於(yu) 電光開關(guan) 迅速打開,腔內(nei) Q值猛增,激光雪崩式地產(chan) 生巨脈衝(chong) 。實際裝置中常省去檢偏器和旋轉等作用。

2、聲關(guan) 調Q式在連續Nd:YAG激光器中插入一個(ge) 聲光調Q器件,器件由聲光介質、換能器、驅動源等組成。驅動源產(chan) 生的幾十兆赫的射頻電壓加在換能器上,換能器將電能轉換成機械能,進行機械振動產(chan) 生超聲波,在超聲介質中形成超聲光柵。激光通過超聲光柵時,產(chan) 生衍射,使光束偏離出諧振腔,造成腔內(nei) 損耗增大,Q值很低,不能形成激光振蕩。光泵不斷激勵,工作物質上能級粒子數不斷積累到最大值,當驅動源輸出的調製信號將聲光介質中的超聲場撤掉時,則衍射效應消失,腔損耗減小,Q值猛增,激光振蕩迅速恢複,能量以巨脈衝(chong) 形式輸出,調製信號以0—20kHz的重複頻率工作,則可以得到重複頻率為(wei) 0—20kHz、脈寬為(wei) 100ns量級的高重複頻率的巨脈衝(chong) 。由於(yu) 聲光Q開關(guan) 所需要的調製電壓很低,一般在200V以下,容易實現對連續激光器進行穩定的調Q。

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