关于CO2金属激光焊接机的谐振腔结构设计

关于CO2金属激光焊接机的谐振腔结构设计

人们在设计CO2金属激光焊接机时发现，激光器的增益和折射率在放电区横截面积上分布不均匀，呈现两个非对称现象。这些不对称性导致激光束模式特性和激光功率的改变。由于基模体积与放电体积匹配程度低，CO2金属激光焊接机不易得到优质激光束，从激活介质中提取激光功率的效率也低。因此，需要优化谐振腔的结构设计来获得大面积均匀增益分布。

为了提高CO2金属激光焊接机输出光束质量，实现准基模输出，可在谐振腔结构设计上采用三种改进方法。一是利用非稳腔获得接近衍射极限的高功率激光输出；二是设置小孔径光阑，增加高阶模的衍射损耗；三是采用折叠谐振腔。CO2金属激光焊接机采用这样的谐振腔结构设计时，具有很多的优势。

当CO2金属激光焊接机使用不稳定腔进行模式选择时，环形点的近场强度分布沿放电方向始终较强，而沿风速方向则较弱。与此同时，为了便于聚焦，光斑形状多为圆形或矩形等均匀规则的几何形状。当CO2金属激光焊接机采用折叠谐振腔设计时，具有以下优势：一是通过利用长腔的模式选择特性，可以获得低阶模式输出，以提高光束质量；二是在焊接设备的总尺寸不太大的情况下可以获得较大激活长度，并且模式量和激活量可以很好地重合以提高激活量的利用率，因此以获取更高的激光输出功率。