關于CO2金屬激光焊接機的諧振腔結構設計

關于CO2金屬激光焊接機的諧振腔結構設計

人們在設計CO2金屬激光焊接機時發現，激光器的增益和折射率在放電區橫截面積上分布不均勻，呈現兩個非對稱現象。這些不對稱性導致激光束模式特性和激光功率的改變。由于基模體積與放電體積匹配程度低，CO2金屬激光焊接機不易得到優質激光束，從激活介質中提取激光功率的效率也低。因此，需要優化諧振腔的結構設計來獲得大面積均勻增益分布。

為了提高CO2金屬激光焊接機輸出光束質量，實現準基模輸出，可在諧振腔結構設計上采用三種改進方法。一是利用非穩腔獲得接近衍射極限的高功率激光輸出；二是設置小孔徑光闌，增加高階模的衍射損耗；三是采用折疊諧振腔。CO2金屬激光焊接機采用這樣的諧振腔結構設計時，具有很多的優勢。

當CO2金屬激光焊接機使用不穩定腔進行模式選擇時，環形點的近場強度分布沿放電方向始終較強，而沿風速方向則較弱。與此同時，為了便于聚焦，光斑形狀多為圓形或矩形等均勻規則的幾何形狀。當CO2金屬激光焊接機采用折疊諧振腔設計時，具有以下優勢：一是通過利用長腔的模式選擇特性，可以獲得低階模式輸出，以提高光束質量；二是在焊接設備的總尺寸不太大的情況下可以獲得較大激活長度，并且模式量和激活量可以很好地重合以提高激活量的利用率，因此以獲取更高的激光輸出功率。