轴快流CO2激光器气体压力控制

激光切割对激光功率模式、功率密度和功率稳定性要求很高,采用轴快流CO2激光器时,控制工作气体压力工作在最佳状态并保持其恒定是激光器输出连续、稳定功率的必要条件和关键技术之一。在深入研究激光器工作原理和影响激光输出功率因素的基础上,采用带积分分离的智能PID控制算法对工作气体压力进行调节。该过程控制算法简单实用,可以有效地提高气体压力控制精度,改善功率控制精度和稳定性,并用实验加以验证。     

泵浦气体激光器的新方法

加拿大国防科学研究中心创造了一种泵浦气体激光器的新方法,采用这种泵浦方法可使激光器工作于大约一个大气压的气体压力下。这种方法的特点是不采用一次纵向放电进行泵浦,而是在激光器的全部有效长度内均匀设置相应的电极数利用大量横向放电进行泵浦。研究者认为,利用这种泵浦法,激光器的输出功率将为目前利用纵向放电泵浦的激光器的大两个数量级。     

CO_2气动激光器的增益和功率

本文报导一种CO_2气动激光器结构的小信号增益和辐射功率的试验及理论研究,以确定增益和激光功率的最佳气体温度、压力和气体组份,激光器运转采用两种混合物(CO_2-N_2-He和CO_2-N_2-H_2O),温度在800～2200°K,压力为2～16个大气压,并采用各种不同气体组份。对于这种激光器,增益的最佳气体温度约为1500～1600°K,功率的最佳气体温度大于2200°K。发现He或H_2O的浓度分别小于10％和1％时,各种气动激光器无振荡。本文对确定增益的各种动力过程及确定激光功率的各种激光器谐振腔参数进行了鉴定,对它们预估增益和功率的能力进行了理论的评价。在大多数情况下,增益理论得出极好的定量结果,而功率理论仅得出定性的结果。获得激光功率约为2千瓦。     

40A/500V氩离子激光器稳流电源

氩离子激光器是在可见光范围内连续输出激光功率最高的一种气体激光器,应用面较广。许多场合要求其输出激光功率稳定,因此,研制性能稳定、控制精度高的稳流电源,在国内外都是一项课题。我们运用晶体管多管串并联调整管方案,获得了一个稳流精度高、可靠性强和经济适用的氩离子激光器稳流电源,已转工厂批量生产,效果较好。     

大功率CO2激光器尾镜取样功率测控的研究

激光功率是激光器中最基本的参数,激光功率的稳定、准确将对激光加工等领域产生直接而巨大的影响.在大功率CO2激光器功率测控系统中,采用尾镜即全反球面镜漏光进行激光功率采样,并通过西门子S7-200PLC实现对整个系统的激光功率测控,可以有效提高对激光器的控制精度和稳定性,且不影响激光输出     

基于DRV595的激光器恒温控制系统

半导体激光器的输出波长和功率随温度变化而变化,为了确保激光器工作性能,须对其进行恒温控制。采用脉冲宽度调制功率驱动器DRV595驱动半导体制冷器的方法,设计了一种双向大电流输出的高精度温度控制系统。在S域对系统进行了建模分析,搭建经典比例-积分-微分控制器,采用桥式采样电阻,纯硬件电路实现,结构简单,省掉了数字控制器的复杂软件编写。在常温试验中取得了±0.03℃的控制精度,DRV595集成脉冲宽度调制和双向MOSFET,输出电流最大为±4A。双向电流驱动半导体热电制冷器,实现了无死区控制。结果表明,脉冲宽度调制方式驱动和低输出级电阻大大降低了功率耗散。该系统工作稳定、功耗低、控制精度较高,具有实用价值。     

组合式CO_2激光器的安装和调整

目前,国外400～500瓦等级的 CO_2激光加工机一般采用工作气体封闭循环和带有气体再生装置,同时又采用部分连续换气的多折式激光器。这种激光器虽长度较短,但由于需要不断消耗气体,故运转费用较高,且制造复杂,要求技术条件较高。在国内,同功率等级的激光加工机,有采用半封离型直管式,也有采用封离型折迭式激光器。但直管式激光器长度太     

半导体激光器多环控制策略研究

提出了一种以半导体激光器的功率稳定作为外环、电流稳定和温度稳定作为内环的全数字多闭环控制策略,将PID控制与模糊控制、神经网络相结合,根据不同时刻的偏差和偏差变化率对PID参数进行自动调整.温度环采用PID控制和模糊控制相结合的控制策略,解决半导体激光器温度控制系统的动态品质和稳定精度相矛盾的问题.电流环和功率环采用多模态PID控制策略,满足在不同偏差下系统对PID参数的实时自整定要求,提高控制精度.仿真实验表明,系统具有良好的动态和稳态性能.     

轴快流CO2激光器循环工作气体参数控制系统设计

本文介绍了一种适用于CO2激光器的气体循环控制系统。该系统所采用的可编程序控制方法和系统结构不仅能够精确地控制激光器的工作气压,而且可以根据激光器不同的工作状态和功率输出,选择不同的混合气分比和换气量。系统所有的参数不仅可以预先设定,也可在激光器运行中方便地进行改变。     

500W封离式CO_2激光器

目前，激光材料加工业具有两个明显的发展势头，即寻求更长的工作寿命和更高的激光功率，这促使封窝式CO2激光器市场以稳健的步伐持续增长。美国相干公司最近推出的K500型激光器输出功率可达500W，设计寿命达20000～25000h；是世界上迄今为止输出功率最高的封离式CO2激光器。这一型号的激光器是在相干公司Diamond系列封离式气体激光器基础上的延伸，它们均采用了射频板条激励技术。采用这种技术的主要优点是激光器结构紧凑；在传统的气体激光器中激光输出功率和放电管长度成正比，而在这种新型的激光器中激光输出功率与其短形电极的面积…     

高功率轴快流CO2激光器控制系统的研制

为了提高高功率轴快流CO2激光器的稳定性和智能化程度,以满足激光加工的需要,采用可编程逻辑控制器和尾镜取样功率稳定技术,研制出了以西门子可编程逻辑控制器为核心的高功率轴快流CO2激光器控制系统,并在4kW轴快流CO2激光器上进行了实验验证,取得了气压稳定度、功率稳定度、放电波形以及激光模式等实验数据,气压波动小于±50Pa,功率稳定度达到±0.1%,并可实现连续、脉冲、超脉冲放电。结果表明,该套控制系统可以满足高功率轴快流CO2激光器的控制需求,提高了高功率轴快流CO2激光器的稳定性和智能化程度。     

准分子激光器温度控制系统设计

设计了一种应用于准分子激光器的高精度温度控制系统,可对准分子激光器放电腔的温度进行实时采集、显示、控制,达到维持激光器腔体温度恒定的目的,从而改善激光器的工作性能如能量稳定性和使用寿命等。系统采用飞思卡尔单片机,以比例阀作为控温执行器件,并且设计了软硬件和优化的控制算法。实验结果表明：在三种不同PID控制方式下,系统控制精度皆能达到±0.2℃;在改进的智能PID控制下,系统超调变小、调节时间减少;在100Hz和500Hz不同重频条件下,系统采用智能PID控制时,运行稳定。因此,本系统可为激光器的运行提供良好的温度控制环境。     

大功率双路声光Q开关驱动源技术研究

对大功率双路声光（A-O）Q开关驱动源的系统组成及工作原理进行了阐述,通过系列试验验证了其高可靠性、高稳定性、低电磁干扰（EMI）等优良性能,并最终通过和激光器联调,获得了大功率、窄脉宽、高稳定度的高品质激光输出。     

百皮秒级三维选通成像时序控制系统

为克服传统选通成像控制系统功能简单、结构单一、时序控制精度不高的不足,提出了一种基于FPGA和延时线应用技术的百ps级三维选通成像控制系统,其中,FPGA控制精度为10 ns,延时线精度高达150 ps。为提高系统的可操作性,设计了上位机界面程序,可灵活改变系统各控制参数。通过微控制器的程序设计,完成USB上下位机的通信和系统各部件的控制,通过FPGA硬件语言描述产生ns级时序粗调信号,延时线产生百ps级精调信号。另外增加了像增强器MCP增益控制和脉冲激光器功率控制,并对控制信息进行实时显示。实验室测试和整机实验均表明系统设计正确,USB传输稳定,可有效产生时序触发信号,并完成MCP增益、激光器功率控制,可稳定工作于三维选通成像等技术领域。     

高功率循环流动型半导体泵浦碱金属蒸汽激光器研究进展（特邀）

半导体泵浦碱金属蒸汽激光器（DPAL）兼具半导体激光器和气体激光器的技术特点，具有量子效率高、受激发射截面大、折射率扰动较小和热管理便捷等优势，可实现高效率、高功率和高光束质量近红外激光输出，在工业制造、军事、医疗和科研等领域具有重要的应用价值。对于封闭静止型DPAL，在高功率泵浦情况下，蒸汽池内工作气体温度升高，热效应严重，造成DPAL性能下降。而循环流动型DPAL利用气体流动带走废热，可显著缓解工作气体的热效应，从而实现高功率激光输出。目前，循环流动型DPAL已成为实现高功率激光输出的主要技术路线，引发了越来越多的关注和研究。文中将介绍循环流动型DPAL的基本原理，概述其国内外发展现状，分析其高功率运转情况下的主要问题和解决途径，并对循环流动型DPAL的发展趋势进行展望。     

数字式半导体激光驱动电源控制系统设计

介绍了一种单片机控制的半导体激光驱动电源控制系统。通过恒流源及光功率反馈控制半导体激光器的工作电流;采用数字式温度传感器测温,半导体制冷器作为制冷元件,对半导体激光器进行恒温控制;同时还采用了一系列的保护措施,从而实现了半导体激光器光功率稳定、可靠、准确输出。     

基于BP神经网络的光纤激光切割切口粗糙度预测

为了研究工艺参量对光纤激光切割切口质量的影响,进行了切割T4003不锈钢试验,分析了工艺参量与切口质量之间的关系。采用基于误差反向传播算法的人工神经网络,建立了激光功率、切割速率、辅助气体压力等工艺参量与切口粗糙度之间的预测模型。对切割试验采集的训练样本进行了网络训练,并利用测试样本对训练模型进行验证。结果表明,随着激光功率增加,切口粗糙度增大;随着切割速率和辅助气体压力增加,切口粗糙度减小。神经网络预测模型精度较高,网络训练效果良好,预测值与试验样本值间的最大相对误差为2.4%。训练后检验精度较高,检验样本最大相对误差仅为6.23%。该模型可有效预测激光切割切口表面粗糙度,同时为合理选择及优化工艺参量,提高激光切割质量提供试验依据。     

大功率半导体激光器驱动电源及温控系统设计

为了解决大功率半导体激光器的输出波长和功率的稳定性问题,设计了一套大功率激光器恒流驱动电源及温控系统。利用深度负反馈电路实现对激光器驱动电流的恒流控制,采用硬件比例-积分（Proportional-Integral,PI）温控电路结合恒流驱动,控制半导体制冷器（Thermoelectric Cooler,TEC）的工作电流,实现激光器工作温度的精确控制。所设计的驱动电源可实现输出电流0~12.5 A连续可调,同时具有电流检测、过流保护、晶体管-晶体管逻辑（Transistor-Transistor Logic,TTL）信号调制等功能。所设计的温控系统的控制精度可达到0.05℃,同时设定温度连续可调,温度可实时监测。实验结果表明该设计能够保证稳定的电流输出和温度控制,满足大功率激光器的使用要求。     

放电激励重复频率HF激光器稳定输出实验研究

在放电激励重复频率气体激光研究中,激光器重复频率运行能量稳定输出是提高其输出平均功率及其实用化的基础。利用实验室已建立的单脉冲输出能量焦耳级的放电激励重复频率脉冲HF激光装置,通过调节气体介质循环速率及优化实验条件,开展激光器重复频率运行稳定输出实验研究,获得激光器重复频率运行时能量稳定输出的最佳工作条件。研究结果表明,随着运行频率的上升,激光输出能量衰减较快;增大气体介质循环速率有利于改善放电稳定性,提高激光器重复频率运行时输出能量稳定性。当混合气体工作介质以3.5m/s的流速循环时,激光器可实现1～50Hz重复频率激光输出,在重复频率50Hz运行时稳定输出能量约130mJ,能量波动约5%。