按增益體積縮放環(huán)狀波導CO-,2-激光器研究和設計.pdf

1、按增益體積縮放環(huán)狀波導CO2激光器是一種新型的CO2激光器件。其所使用的技術代表了CO2激光器技術未來的發(fā)展趨勢——高功率、微小型化。與同類激光器相比，此種激光器具有很多優(yōu)勢。例如，結構更加緊湊；同軸環(huán)狀波導結構的放電面積是平面波導結構的好幾倍，相同的軸向放電長度上能夠獲得更大的增益體積，能夠采用大面積擴散冷卻技術等。其在國民經濟各個部門的應用潛力是十分巨大的。本學位論文完成的主要工作： 1.通過對現(xiàn)有CO2激光器的原理、發(fā)展現(xiàn)

2、狀以及未來趨勢進行分析，針對現(xiàn)有CO2激光器的不足，提出了按增益體積縮放環(huán)狀波導CO2激光器的概念。與現(xiàn)有CO2激光器相比，此種激光器的創(chuàng)新點在于：按增益體積整體縮放原理以及全金屬結構。完成了“按增益體積整體縮放”的原理性研究。 2.結合物理光學、微波、光波導、激光等方面的理論，在一定的邊界條件下對器件的電磁場分布、傳輸模式、色散關系等進行理論分析，并對一些具體激光參數(shù)進行了精確計算。應用ANSYS對理論計算得到激光參數(shù)(如，模

3、數(shù)等)、諧振腔內幾種常見波型所對應的電磁場分布進行仿真。對環(huán)狀諧振腔理論進行數(shù)值計算，分析了諧振腔內電磁場隨諧振腔結構以及環(huán)向模階數(shù)變化的情況;對光束的近、遠場進行計算，得到光束的近、遠場分布隨環(huán)向模階數(shù)變化的情況。 3.完成全金屬環(huán)狀波導激光器的整體設計。應用AutoCAD完成激光器結構的設計，繪制了器件的裝配圖、零件圖；根據激光器在工作的不同階段的受力情況，結合現(xiàn)行的壓力容器規(guī)范，并應用ANSYS有限元分析系統(tǒng)成功求解了激光

4、器構件在不同階段的應力、應變，求證了理論設計的正確性;針對激光器的結構特點完成光學參數(shù)的設計；應用Protel完成激光器電源的設計、仿真。 4.對激光器件的制作工藝進行簡單的討論；通過實驗獲取激光工作氣體各個組分的比例、總氣壓等一些最佳參數(shù)。 5.對按增益體積縮放全金屬環(huán)狀波導CO2激光器研制過程中存在的問題進行簡單的分析，并提出了改進方案。 本課題得到福建省自然科學基金項目資助(項目編號：A0210007)、醫(yī)