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阐释激光器射频板条CO_2激光器的光束特性及其热稳定性毕业论文网站
到稳定状态的动态历程,结果表明更高的对流换热系数下板条电极达到稳态的时间更短,h=2000W/(m2·℃时达到稳态历程约为五分钟。(4)对板条电极和窗口镜的热应力和变形进行了有限元分析。设计了三种不同的电极安装结构并分别进行了热应力与变形的分析,证明采取绝缘陶瓷定位案例和自由无约束案例均适用,各有优劣。针对非稳-波导腔
摘要:光束特性极为热稳定性是高功率射频板条CO2激光器中的重要论述不足和关键工程不足。本论文探讨了射频板条CO2激光器的输出光束特性和腔内方式与损耗特性,射频板条电极的温度场与热变形不足、窗口镜的热畸变不足,热稳定性对光束特性的影响,并对射频板条选支CO2激光器这一新的运用分支进行了研究。主要探讨内容如下:(1)在一维非稳腔与一维波导腔的论述基础上,针对百瓦级射频板条CO2激光器设计了正支非稳-波导混合腔,采取分离变量法分析了光束在波导与非稳两个方向的输出方式及传输特性。实验测量了输出光束近场远场分布及激光谐振腔的功率失调特性。探讨表明输出光束在非稳方向呈近似的准直输出,硬边衍射效应对光场分布存在显著影响;波导方向为近似的基模输出,发散角为12mrad。(2)以非稳腔的方式交叉特性入手,结合Colpns公式与光学ABCD矩阵办法,将特点向量法的运用推广到非稳腔,计算历程中没有对腔镜的横向尺寸进行任何近似。采取该扩展的特点向量法分别对非对称和非共焦这两种不规则结构的非稳腔进行了数值模拟,可从准确的获得腔内各阶本征模和损耗。通过转变非稳腔的各种几何参数获得各阶方式损耗的变化曲线,为非稳腔的结构设计和深入理解提供了便捷的办法。(3)针对2kW射频板条CO2激光器,进行了板条电极热稳定性的探讨。研究了影响对流换热不足的关键参数——对流换热系数的取值。在不同的对流换热系数取值条件下进行了稳态热分析,结果表明当水流量超过一定值后,电极冷却效果增多不显著。然后在激光器满功率运转的条件下,分析了以开机到达到稳定状态的动态历程,结果表明更高的对流换热系数下板条电极达到稳态的时间更短,h=2000W/(m2·℃时达到稳态历程约为五分钟。(4)对板条电极和窗口镜的热应力和变形进行了有限元分析。设计了三种不同的电极安装结构并分别进行了热应力与变形的分析,证明采取绝缘陶瓷定位案例和自由无约束案例均适用,各有优劣。针对非稳-波导腔特殊的输出光束特性,探讨了其对窗口镜的热影响。采取多项式拟合的办法构造了一个用于有限元分析的激光功率分布函数,精确模拟了窗口镜在条形光斑意义下的温度场分布和热应变状况,并讨论了高功率激光器窗口镜的热透镜效应。(5)以选支调谐CO2激光器的技术路线、探讨发展和基本原理出发,对工作介质、能级结构、光栅选支办法等技术论述进行了分析,并讨论了选支调谐射频板条C02激光器的进展状况和关键技术不足。针对大功率射频板条选支C02激光器,设计了一种特殊的光栅-波导-折叠腔,该谐振腔在横向上体现为一个等效的稳定腔,而在垂直电极方向为波导腔。对这种大功率光栅腔的方式特点进行了分析,计算了在不同Littrow入射角、从及偏离Littrow波长时的腔内本征横模的光场分布和损耗特性。 关键词:射频板条CO_2激光器论文 非稳-波导混合腔论文 电极热效应论文 热透镜效应论文 光栅-波导-折叠腔论文
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    摘要4-6

    Abstract6-10

    1 绪论10-27

    1.1 高功率射频板条CO_2激光器的关键技术10-17

    1.2 射频激励板条CO_2激光器的探讨发展17-24

    1.3 本文探讨目的和作用24-27

    2 射频板条CO_2激光器的输出光束特性27-41

    2.1 非稳-波导混合腔分析27-33

    2.2 正支非稳波导混合腔的设计与实验探讨33-40

    2.3 本章小结40-41

    3 非稳腔参数设计与腔内光场方式探讨41-56

    3.1 非稳腔的腔内方式特性41-43

    3.2 一维非稳腔的特点向量法43-46

    3.3 典型不规则非稳腔的方式分析46-54

    3.4 本章小结54-56

    4 射频板条电极的温度场分析56-79

    4.1 射频板条CO_2激光器的稳定性实验及热不足的提出56-59

    4.2 板条电极热分析论述模型59-64

    4.3 电极稳态温度场分析64-72

    4.4 满功率下电极瞬态温度场分析72-78

    4.5 本章小结78-79

    5 射频板条电极与镜片的热应力与热变形分析79-102

    5.1 板条电极与镜片热应力分析论述基础79-82

    5.2 射频板条电极热变形分析82-89

    5.3 非稳波导腔的高功率激光窗口镜热分析89-100

    5.4 本章小结100-102

    6 大功率选支调谐射频板条C02激光器设计102-117

    6.1 选支调谐CO_2激光器简介102-106

    6.2 大功率选支调谐射频板条CO_2激光器的设计106-115

    6.4 本章小结115-117

    7 全文总结与展望117-119

    致谢119-121

    参考文献121-131

    附录1 攻读博士学位期间发表论文目录131-132

    附录2 攻读博士学位期间参与的科研活动132

与热变形分析79-1025.1 板条电极与镜片热应力分析论述基础79-825.2 射频板条电极热变形分析82-895.3 非稳波导腔的高功率激光窗口镜热分析89-1005.4 本章小结100-1026 大功率选支调谐射频板条C02激光器设计102-1176.1 选支调谐CO_2激光器简介102-1066.2 大功率选支调谐射频板条CO_2激光器的设计106-1156.4 本章小结115-1177 

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