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对提高多电极对TEA-CO_2激光器输出稳定性的研究

毕杰  
【摘要】:多电极对TEA CO_2激光器是一种新颖的、性能优良的激光器。它可以输出脉冲时间间隔从0~150μs连续可调的多光脉冲,具有无需气体循环系统,拆卸方便、结构简单,应用领域广泛等优点。本文在阐述多电极对TEA CO_2激光器的基本结构及其工作原理的基础上,对它在实际应用中经常出现的不稳定现象作了分析,并对如何提高其输出稳定性问题作了深入的研究。 本文主要从脉冲放电产生的气体杂质和负离子扰动、弧光放电、脉冲放电时间间隔选择、气体组分配比、脉冲放电电路结构及其电路参数选择等方面对激光器的输出稳定性问题作了深入的研究。理论分析与实验发现:弧光放电现象的出现是造成激光器放电及输出不稳定的最主要的因素,而引起弧光放电的因素则是多方面的。 在对放电产生的气体杂质和负离子扰动因素进行分析时,本文给出了电极对间杂质气体和负离子的相互扩散方程及其初始浓度分布,并利用MATLAB给出了浓度分布的数值解,计算结果的分析确定了电极对之间的最佳间距以及最佳脉冲放电时间选择,这一结论与实验相符。 本文最后部分对输出光脉冲的模式稳定性也做了研究,研究和分析了能够实现单模输出的典型复合腔结构及具体的选模方法。此外,本文还利用M~2因子对输出光束的质量进行了估算及评价。在估算与评价过程中,利用了部分相干光通过硬边光阑的理论模型估算M~2因子,得出了光束的相干参量β和光束截断参量δ与M~2因子的具体关系式,并利用MATLAB对其进行数值计算,最后图示出它们之间的关系。


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