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(xian)，激(ji)(ji)光(guang)(guang)器的增益和(he)折射率(lv)在放電區橫截面積上(shang)分布(bu)不均(jun)勻(yun)，呈現(xian)兩個非對(dui)稱現(xian)象(xiang)。這(zhe)些不對(dui)稱性(xing)導致激(ji)(ji)光(guang)(guang)束(shu)模式特性(xing)和(he)激(ji)(ji)光(guang)(guang)功率(lv)的改變。由于(yu)基模體(ti)(ti)積與放電體(ti)(ti)積匹配(pei)程度低，CO2金(jin)屬激(ji)(ji)光(guang)(guang)焊接機(ji)不易得到優質(zhi)激(ji)(ji)光(guang)(guang)束(shu)，從激(ji)(ji)活介質(zhi)中提取激(ji)(ji)光(guang)(guang)功率(lv)的效(xiao)率(lv)也低。因此，需要優化諧(xie)振(zhen)腔的結構設計來獲(huo)得大(da)面積均(jun)勻(yun)增益分布(bu)。

為了提高(gao)CO2金屬激(ji)光焊接機輸(shu)出(chu)光束質量，實現準基模輸(shu)出(chu)，可(ke)在諧(xie)振(zhen)腔結構設(she)計(ji)上(shang)采用三(san)(san)種改進方法(fa)。一(yi)是利用非穩(wen)腔獲得接近衍(yan)(yan)射(she)極限的高(gao)功率激(ji)光輸(shu)出(chu)；二是設(she)置小(xiao)孔(kong)徑光闌，增加高(gao)階模的衍(yan)(yan)射(she)損耗(hao)；三(san)(san)是采用折(zhe)疊諧(xie)振(zhen)腔。CO2金屬激(ji)光焊接機采用這樣的諧(xie)振(zhen)腔結構設(she)計(ji)時，具有(you)很多的優勢。

當(dang)CO2金屬激(ji)(ji)(ji)光(guang)焊(han)接機使用(yong)不(bu)穩(wen)定腔進行模(mo)式(shi)(shi)選擇時(shi)，環形(xing)(xing)點的(de)(de)近場強度分布沿(yan)放電方向(xiang)始終較(jiao)強，而沿(yan)風速方向(xiang)則較(jiao)弱。與此(ci)同時(shi)，為(wei)了(le)便于聚焦(jiao)，光(guang)斑(ban)形(xing)(xing)狀(zhuang)多(duo)為(wei)圓形(xing)(xing)或(huo)矩形(xing)(xing)等均(jun)勻規則的(de)(de)幾何形(xing)(xing)狀(zhuang)。當(dang)CO2金屬激(ji)(ji)(ji)光(guang)焊(han)接機采(cai)用(yong)折疊諧(xie)振腔設計時(shi)，具有以(yi)(yi)下優勢：一是(shi)(shi)通過利用(yong)長腔的(de)(de)模(mo)式(shi)(shi)選擇特性，可以(yi)(yi)獲得低階模(mo)式(shi)(shi)輸出(chu)，以(yi)(yi)提高光(guang)束質量(liang)(liang)；二是(shi)(shi)在焊(han)接設備的(de)(de)總尺寸不(bu)太大的(de)(de)情況下可以(yi)(yi)獲得較(jiao)大激(ji)(ji)(ji)活(huo)長度，并且(qie)模(mo)式(shi)(shi)量(liang)(liang)和激(ji)(ji)(ji)活(huo)量(liang)(liang)可以(yi)(yi)很好地重合以(yi)(yi)提高激(ji)(ji)(ji)活(huo)量(liang)(liang)的(de)(de)利用(yong)率，因此(ci)以(yi)(yi)獲取更高的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光(guang)輸出(chu)功率。