3kW射頻板條CO2激光器的結構分析與設計.pdf

1、本文旨在研究分析3kW射頻激勵擴散冷卻CO2激光器的諧振腔箱體力學結構穩(wěn)定性與射頻放電平板電極的熱場分布。使用有限元仿真軟件模擬分析了箱體結構抽真空狀態(tài)的變形規(guī)律；設計了一種新型電極冷卻水道方案，來改善擴散冷卻效果。
　　論文的主要內容包括：
　?。?）分析了激光器箱體結構與激光器工作穩(wěn)定性的作用關系，針對激光器開機工作前抽真空過程中箱體內外氣壓差導致其變形的實際工程問題，設計了五種箱體上蓋結構方案，利用有限元方法分別分析了

2、各方案的應力應變分布，結果顯示箱體上蓋長度方向兩側壁最易變形，側壁使用加強肋相比不使用將最大形變由0.0315mm降低到0.0295mm，添加橫向加強肋后可將形變進一步降低到0.024mm。
　?。?）實驗結果顯示激光器工作狀態(tài)的熱穩(wěn)定性直接影響著最終輸出的穩(wěn)定性，由于激光器腔體內熱量傳遞過程是首先從工作氣體以熱傳導方式傳遞到電極外表面，再經過電極內部的熱傳導到水道內壁，最后被水道中流動的冷卻水以熱對流方式帶走，冷卻流道的設計決定

3、了電極擴散冷卻效果，間接影響了激光輸出穩(wěn)定性。
　?。?）設計多重并行冷卻水道方案，利用有限元方法與蛇形水道對比后發(fā)現(xiàn)多重并行水道方案電極最高、最低及平均溫度均較低，得出多重并行水道方案更優(yōu)的結論；通過瞬態(tài)仿真分析得到激光器開機到穩(wěn)定工作過程中電極溫度變化規(guī)律，即開機一段時間內電極溫度隨時間呈線性增長直至趨于穩(wěn)定，對流換熱系數(shù) h決定著具體過程。
　　本文對激光器箱體的力學結構與射頻電極的溫度變化與分布的分析給3kW射頻板條