沈陽激光切割加工如何有效地帶走放電區氣體的熱量的能力？

   沈陽激光切割加工激光器的技術要求1.工作氣體快速冷卻二氧化碳激光切割加工激光器的電光轉換效率是很高的，一般在10%~20%范圍內。其余的放電功率通過電子與氣體粒子的彈性碰撞使氣體加熱，溫度升高，對于高功率激光器來說，氣體溫度升高更快。當工作氣壓溫度達到300℃時，二氧化碳激光器的激光上、下能級因不存在粒子反轉，所以無激光輸出。

   高功率CO2激光切割加工激光器的技術要求1.工作氣體快速冷卻二氧化碳激光切割加工激光器的電光轉換效率是很高的，一般在10%~20%范圍內。其余的放電功率通過電子與氣體粒子的彈性碰撞使氣體加熱，溫度升高，對于高功率激光器來說，氣體溫度升高更快。當工作氣壓溫度達到300℃時，二氧化碳激光器的激光上、下能級因不存在粒子反轉，所以無激光輸出。實際情況是氣體溫度大于150℃時，電光轉換效率已明顯下降。為此，要求激光切割加工器件具備能快速、有效地帶走放電區氣體的熱量的能力。

   現在常用的有兩種方法：

   （1）氣體快速對流冷卻采用激光風機和熱交換器使冷卻過的工作氣體快速替代加熱過的工作氣體。冷卻效應取決于氣體的質量流量。質量流量為1g/s，能獲得（120~150）W激光功率。工業用軸快流和橫流二氧化碳激光器激光切割加工都采用該技術

   （2）擴散傳導冷卻普通低功率二氧化碳激光器都采用這種冷卻方法。氣體的熱量靠熱傳導由氣體傳給管壁，再由管壁傳導給外層冷卻水（或冷卻油）以帶走熱量。由于工作氣體的熱傳導率較低此冷卻效果較差。普通管狀二氧化碳激光器每米放電長度的激光輸出功率高約（50-80）W/m。

   近幾年，提高激光功率的方法從“長度放大”概念轉變為“面積放大”的概念。

   大面積小極間距離均勻放電技術獲得突破熱量擴散到大面積金屬電極上從而使放電區氣體快速冷卻效果很好。近期發展的高功率“板條”二氧化碳激光器已在工業中獲得應用。大體積放電的均勻性和穩定性高功率氣體放電中的電流電壓、氣體溫度都較高輝光放電正柱區的熱不穩定性和電弧收縮等現象較嚴重。如何保證大體積輝光放電的均勻性和穩定性是高功率二氧化碳激光器的關鍵技術之一。常用的技術有把大體積的放電區分成許多小的放電區分別加以控制。

   在橫流二氧化碳激光器中常把陰極或陽極分成許多分電極；在軸快流二氧化碳激光器中常用許多段放電區串接的方法2）氣體快速流動不穩定的擾動因素及時帶出放電區。增加湍流以增加放電的均勻性增加預電離或外界電離源以增加放電的均勻性3.放電激勵技術多樣化除原有的直流放電（DC放電）激勵技術外，今年發展了多種新的激勵技術，它們是交流放電（AC放電），5~100kHz；射頻放電（RF放電），10kHz~100MHz；微波放電用得多是DC放電和RF放電。4.優良的光束質量光切割焊接等應用要求有優良的光束質量，特別是聚焦后的光束愈細愈好。在高功率激光器中，二氧化碳激光器是光束好的一種。通用的質量光束的系數稱為TDL（ Times Diffraction Limited（TDU）raio）。其定義為實際發散角與理想的極限發散角之比。

   激光束在傳輸上有一個束腰處，其束腰直徑為D，遠場發散角與D之間的近似簡單關系為≈A/Do式中，A為波長。理想的光束質量，即基模（TEM模）或高斯光束分布，D有小值，θ是極限發散角。實際測量的發散角因光束畸變或有較高次模而大于極限發散角。因此TDL≥1.光束質量的其他方式還有TDL=M=Q=l/K（1-21）國外已研制成標準的M2測試儀。商品化的高功率激光器都必須給出M2值（或TDL值）。常用的高功率千瓦級二氧化碳激光器的TDL值在1~3之間。

   實際報道的值為M2=k.2.衡量光束質量的另一重要指標是光束聚焦后光點的空間和時間的穩定性。它要求激光束的模式和功率長時間的穩定。常用二氧化碳激光器的光束穩定度≤0.2mrad要獲得好的光束質量，在諧振腔設計上應該做到基?；虻碗A模的輸出，同時氣體的折射率和增益分布是軸對稱（或圓對稱的）。在外光路上也可用圓偏振鏡以提高光束的旋轉對稱性。

   優良的紅外光學元件在高功率狀態下激光晶體輸出窗口和全反射鏡的熱畸變和熱破壞常是限制激光功率提高和光束質量改善的關鍵技術問題。如何提高全反射的反射率，減小膜層的光吸收，基材的選用和冷卻、拋光、超精車等工藝問題也是很重要的。既能連續輸出又能脈沖輸出不同材料、不同路徑的激光切割、焊接表面處理，往往要求沈陽激光切割加工激光束隨時改變工作方式，有時要求連續輸出，有時要求脈沖輸出波形。