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高功率射频CO_2激光器放电机理研究

肖瑜  
【摘要】: 射频激励技术的应用使得高功率CO2激光器的综合性能得到很大的提高,主要表现在光束质量、工作稳定性等方面。深入了解射频放电机理对CO2激光的发展有重要的意义。 本文主要从以下三个方面分析了射频放电特性: (1)利用一维射频放电模型对射频放电等离子体特性进行了分析,得到了横向电子密度分布、空间电场分布以及射频辉光放电区结构和等离子体的等效阻抗计算方法。并分析了不同频率范围内的气体击穿机理。同时,根据空间电子密度分布以及温度分布求得了放电区横向增益分布。 (2)通过理论计算分析了频率与击穿电压和击穿功率的关系。同时,利用替代测量法得到了激励频率对等离子体等效阻抗的影响。并分析了不同谐振电感数目对极板电压分布的影响、激励频率对射频辉光放电区结构的影响,得到了与第一部分理论分析相一致的结论。 (3)在大量数据分析的基础上总结了气体配比和气压参数选择方法。其中,重点论述了Xe对放电特性的影响。本文对气体的局部参数CO2的分解过程也进行了理论分析,找到了有效抑制CO2分解,提高激光器的输出功率和工作稳定性的方法。 通过对射频放电特性及其影响因素的分析,得到了最佳激励频率、气体配比和工作气压的选择方法,同时,找到了抑制CO2分解的方法,为实际的激光器参数设计提供了依据和指导。


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