采用独特的预电离脉冲群开关技术实现高平均功率重复脉冲CO2激光输出

利用脉冲预电离横流CO2激光器独特的电极结构,采用脉冲群开关技术,首次实现了5 kW量级脉冲激光输出.其电极为脉冲预电离管-条电极,具有密封性好、结构简单、注入功率大以及造价低廉等优点.脉冲群预电离开关技术实现高平均功率脉冲输出的优点在于:采用仅仅几百瓦平均功率的脉冲电源来控制几十千瓦乃至更大的直流注入功率,达到高功率脉冲CO2激光输出.这种方法大大降低了电源成本以及技术上制作的复杂性.(OC6)     

轴快流CO_2激光器预电离设计

为了解决轴快流(FAF)CO2激光器的大体积和高气压所产生的等离子体放电不稳定问题,设计了相应的预电离装置。预电离装置安装在激光器放电管外,预电离电极由激光器放电管阳极和与其相距35 mm的铜环组成。预电离电路由多谐振荡器、RC充放电电路和可控硅构成,放电频率范围为10~20 k Hz,其目的是产生固定频率下尽可能高的初始电子密度,以降低激光器着火电压。实验结果表明:该预电离装置使激光器最大点火电压降低1.69 k V,小功率输出电压波动降低2.6 k V,能够满足轴快流CO2激光器的预电离要求,是提高激光器放电稳定性的一种有效方法。     

新型便携式TEA CO2激光器

报道一种新型便携式横向激励大气压CO2激光器。该激光器采用4节5号充电电池直流供电,在1 Hz重复频率条件下,可连续工作1 h。激光器整机(包括电源及控制系统)尺寸为200 mm×200 mm×360 mm,质量小于8 kg。激光器使用紫外电晕预电离方式,放电均匀、稳定。自由振荡情况下,激光脉冲输出能量达到35 mJ,输出脉冲宽度为70 ns。     

小型化火花预电离TEA CO2激光器的实验研究

介绍了一种小型化火花预电离高能输出横向激励大气压(TEA)CO2激光器.激光器的主放电电极采取紧凑式Ernst电极,加大了电极间距,增大了激活区体积,从而提高了输出能量.激光器采用火花阵列预电离方式,有利于主放电均匀、稳定.低重复频率下,自由振荡情况下的输出能量可达到2 J.使用单片机控制的光栅调谐后,10P(20)谱线多模输出能量可达到1J,10 P(20)谱线输出脉冲宽度为100 ns.     

印刷电路板预电离TEA CO2激光器的阴极表面预电离研究

弧光放电不利于TEA CO2激光器输出高功率激光,通常采用预电离技术来获得主电极间的均匀辉光放电。印刷电路板预电离较其他紫外光预电离方式具有更好的预电离强度和预电离均匀性的结合,有利于产生高重复频率和高平均功率的脉冲激光。本文研究了印刷电路板预电离TEA CO2激光器中有、无紫外光体积光电离的两种不同预电离结构形式,主放电均匀性实验表明,在无紫外光体积光电离的情况下,也可以获得放电均匀性很好的大体积主放电。这说明在印刷电路板预电离中起主导作用的是阴极表面的预电离效应。本研究结果对探讨TEA CO2激光器的预电离放电机理具有参考价值。     

2kHz重复频率紧凑型TEA CO2激光器

报道了一种高脉冲重复频率,紧凑型横向激励大气压CO2激光器.激光器使用紫外电晕预电离方式,放电均匀、稳定.自由振荡情况下,激光脉冲输出能量达到15 mJ,输出脉冲宽度为60 ns.气体高速循环系统采用涡轮增压技术,最高循环风速可达100 m/s以上,激光脉冲重复频率为2 kHz.     

高温环境下高功率半导体激光器驱动电源设计

半导体激光器驱动电源的性能直接影响着激光输出稳定性和激光器寿命。给出40℃高温环境下100w高功率光纤耦合半导体激光器模块的驱动电源设计方法,主要包括：恒流源设计、TEc双向温度控制器及相应的单片机控制器和保护电路设计等。该驱动电源实现了电流输出范围0～45A连续可调,电流控制精度优于1％;控温范围＋15℃～＋35℃,控温精度0．5℃。     

选频TEA CO2激光器

紫外预电离TEA CO2激光器采用了网状主电板结构，在透明的网电极下方放置五排火花到阵作为紫外预电离源，器件能在1个大气压下多次无孤均匀运转。光栅选频输出范围包括10．4μm带和9．4μm带的P支和R支共80条谱线，四十支的强线单线输出超过4焦耳。     

实现高功率CO2激光输出的各种预电离技术

介绍实现CO2激光输出的各种预电离手段，着重介绍PIE CO2激光器。在PIE CW CO2激光器基础上，采用burst-mode技术，实现高峰 平均功率的连续和脉冲CO2激光输出。这种器件电极结构简单、经济实惠、调节方便。     

改善半导体激光器驱动电源性能的研究

提出了采用通用器件研制高稳定度的连续半导体激光器驱动电源的方案。该电源采用负反馈技术可以向半导体激光器提供 0～ 2 0 0 m A连续可调的高稳定度的驱动电流 ,同时加入了恒温控制 ,保证了激光器的输出光波长的单一性和输出功率的稳定性 ,有效地延长了其使用寿命。实验结果表明 ,连续工作 2 h,其输出电流稳定度为 8.1× 1 0 -5,温度变化范围不超过0 .0 0 3°C。电源具有抗干扰能力强、稳定度高、安全可靠、使用方便、价格低廉等优点。     

脉冲预电离高频放电板条CO2激光器

本文提出了一种脉冲预电离的高频放电扩散冷却板条CO2 激光器 ,实现了非常均匀的大面积矩形截面放电并获得了激光输出     

高单脉冲能量重复频率TEA CO2激光器

为了满足激光推进、光电对抗等应用领域的需要,研制了一台高单脉冲能量高重复频率新型TEA CO2激光器。采用紫外(UV)预电离双路Ernst石墨电极串并联放电结构、超薄水冷不变形镜折叠腔、双回路直冷式封闭循环流动系统和高压大电流快脉冲开关电源等技术,解决了高功率高压电容充电、高气压大体积均匀辉光放电、高气压高速均匀流场、激光谐振腔和高脉冲能量、高重复频率脉冲激光输出等技术难题。成功研制了一台最大脉冲激光能量92 J,重复频率35 Hz,激光输出发散角1.4 mrad,脉冲能量稳定性0.8％,平均功率大于3000 W的脉冲激光器。     

新型脉冲CO_2激光器参数的测量

采用预电离脉冲群开关技术 ,在一具有独特电极结构的横流CO2 激光器上实现了高功率脉冲激光输出。详细介绍了从预电离到主放电 ,最终到激光输出的整个过程中 ,对电压、电流波形及光波形各参数的测量方法 ,并进行了简要分析 ;提出一种利用光的偏振特性对光进行衰减 ,测量光的方法。     

脉冲预电离非自持纵向放电CO2激光器

研究了脉冲预电离的非自持纵向放电CO2激光器。采用了一种新颖的螺旋形横向脉冲预电离结构。激光器的主放电和输出功率由外加的预电离脉冲控制,可省去限流电阻。最大电光转换效率达19%。     

5kV重复频率高压脉冲电源设计

针对毛细管放电X线激光的研究中气体预电离对电源的要求,设计一种重复频率的高压脉冲电源。采用可调直流高压电源和储能电容器作为能源系统,利用固体开关作为主放电开关控制脉冲宽度和频率,最后通过脉冲变压器升压在负载上得到所需的电压脉冲。整个系统利用计算机和数据采集控制卡实现程控。实验结果表明5kV重复频率高压脉;中电源的最终输出脉冲电压范围为3-5kV可调：脉冲宽度范围为2-20μs可调：脉冲频率范围为1～200Hz可调;脉冲电流最大100A。     

高气压CO2激光器的技术分析与研究进展

对高气压CO2激光器的基本情况作了分析，评价了几种现代常用的预电离技术，认为在发展大能量、大束截面的高气压CO2激光器中x光预电离技术是较有潜力的。     

高频激励波导CO_2激光器

一、前言七十年代初出现了波导CO_2激光器。由于它可以实现频率调谐,在雷达、通讯、测污及光谱学等方面得到广泛应用,而引起人们的极大重视。前期的器件多采用纵向直流激励。因为这种激励方式是一般的连续波CO_2激光器通常所采用的,所以它在工艺上比较成熟,容易实现。但根据放电特性,波导激光器采用它则需要0.5～1.5 kV/cm的高电压及100kΩ/cm的镇流电阻,因此需要考虑采用多段并联放电。这样的放电带来的困难是:各段不易同时着火,要有严格的高压绝缘措施。此外,还有由于镇流电阻耗散大部分功率而使总效率低及由于阴极溅散污染反射镜和放电区而使器件寿命下降等问题。采用横向高频放电,上述一些困难及问题得到克服。放电电压降到100～200V,建立和维持放电都变得比较容易;镇流电阻为零也能稳定地放电,     

36kV/10kW CO2激光器充电电源的研制

为了改善现有CO2激光器工频LC谐振充电时充电电压随激光器工作频率升高而降低、影响激光输出的稳定性和光束质量,不利于装置的小型化和轻量化的问题。采用全桥逆变结构和串联谐振软开关电路,研究了36kV/10kW高频高压充电电源。该电源系统采用三相380V交流电作为供电系统,大功率智能功率模块作为全桥逆变电路。逆变交流信号经串联谐振电路及高频脉冲变压器得到高压脉冲信号,高压脉冲经整流给负载电容充电,电源应用电压电流双闭环控制系统,输出电压、电流经采样及放大后,反馈到电源控制芯片SG3525,芯片SG3525通过判断反馈信号的大小,控制输出脉冲宽度调制驱动信号的占空比。激光器放电频率为25Hz时,电源输出电压为37kV,峰值输出功率为13.05kW,充电效率为0.826。结果表明,该高频高压充电电源适合用作CO2激光器的高压充电电源。     

高功率激光器新型谐振变换型开关电源

采用新型谐振技术,成功地研制出激励高功率激光器的零电流开关谐振式开关电源,其工作频率为５０ｋＨｚ,功率转换效率为８２％以上,输出电流为０～８０ｍＡ连续可调,放电电流波动小于±１ｍＡ。实现了功率管的低损耗工作,无需镇流电阻实现稳定放电,使起辉电流及电流的稳定度与放电管气体浓度和气压等无关。