系列軸對稱結(jié)構(gòu)CO-,2-激光器輸出光束分析及整形.pdf

1、激光作為一種特殊的能源用于加工，有著其它能源不能替代的優(yōu)點：激光可以對絕大多數(shù)金屬和非金屬加工；激光作為一種非機(jī)械加工刀具，對材料沒有機(jī)械壓力或機(jī)械損害，對環(huán)境基本無污染；激光加工不會受到電場或磁場的干擾；激光加工是非接觸式加工，激光可以穿透材料外壁，對其內(nèi)部進(jìn)行加工，也可以對金屬刀具難以到達(dá)的地方進(jìn)行加工；激光束可以聚焦到極其細(xì)小，對材料進(jìn)行精細(xì)加工；激光束大小可調(diào)，具有很大的柔性。 激光在加工領(lǐng)域表現(xiàn)出來的優(yōu)勢促進(jìn)了激光加工

2、工藝的發(fā)展；同時，加工領(lǐng)域反過來促進(jìn)激光器的發(fā)展。光束質(zhì)量是激光制造系統(tǒng)發(fā)展、進(jìn)步的重要標(biāo)志。追求高光束質(zhì)量的大功率激光輸出是現(xiàn)代激光制造用激光器不斷發(fā)展的目標(biāo)。高功率和高品質(zhì)始終是所有制造用高功率激光器發(fā)展的兩根主線。CO<,2>激光具有氣體激光方向性好的優(yōu)勢。波長處于紅外波段的CO<,2>激光尤其適宜高功率激光加工。 本文針對一類新型的CO<,2>激光器——軸對稱結(jié)構(gòu)CO<,2>激光器的輸出光束進(jìn)行分析和整形，以期能盡可能的

3、滿足加工領(lǐng)域的要求。為此，本文主要做了以下工作： 1、分析了系列軸對稱折迭組合腔二氧化碳激光器的輸出光束。根據(jù)旁軸矩陣以及相干理論，分析了二維軸對稱折迭組合腔二氧化碳激光器和三維軸對稱折迭組合腔二氧化碳激光器的近場輸出光束，并做了數(shù)值計算。 2、分析了用凹凸紅外透鏡聚焦三維9只放電管軸對稱折迭組合腔二氧化碳激光器的輸出光束。根據(jù)旁軸矩陣、以及分步搜索法尋找到滿足輸出光束具有較小的出射角、較長焦深的凹凸紅外透鏡的光學(xué)表面參

4、數(shù)。利用所得透鏡的光學(xué)表面參數(shù)，對聚焦后的光束輪廓做了計算。運用失調(diào)理論分析了透鏡放置位置失調(diào)的幾種情況對輸出光束的影響。 3、分析了用同軸有孔反射系統(tǒng)聚焦三維9只放電管軸對稱折迭組合腔二氧化碳激光器的輸出光束。根據(jù)旁軸矩陣、以及分步搜索法尋找到滿足輸出光束具有較小的出射角、較長的焦深的同軸有孔反射系統(tǒng)的光學(xué)表面參數(shù)。利用所得同軸有孔反射系統(tǒng)的光學(xué)表面參數(shù)，對聚焦后的光束輪廓做了計算。 4、分析了一種特殊的軸對稱結(jié)構(gòu)二氧

5、化碳激光器，中空圓錐二氧化碳激光器。運用子束理論，根據(jù)該激光器放電管為旋轉(zhuǎn)對稱的圓錐形狀，數(shù)值計算了中空圓錐二氧化碳激光器的輸出光束。用失調(diào)理論來描述傾斜入射光學(xué)系統(tǒng)的光束，借助空域中的衍射積分方程，分析了該中空光束被透鏡聚焦的特性。 5、分析了用ABCD系統(tǒng)將中空圓錐二氧化碳激光器的輸出光束整形為圓柱光束的可能性。由于中空圓錐二氧化碳激光器的輸出光束的旋轉(zhuǎn)對稱性，因此，轉(zhuǎn)化為研究一維傾斜的基模高斯光束被ABCD系統(tǒng)整形為有一定