基于标准ACIS模型数据, 利用Inventor VBA语言和B样条曲线对脉冲气体激光器中Ernst面型曲线进行逼近, 并采用线性扩展法对Ernst面型电极实现了3维实体建模设计, 设计结果可以直接导入Ansys进行3维电场有限元计算分析。通过对比不同坐标点数的Ernst曲线的误差情况, 明确了导致电极边缘面型误差的原因, 对于B样条逼近Ernst曲线上曲率较大的部分进行了局部密集采样, 在提高模型文件中曲面面型精度的同时平衡了计算的速度, 并对设计结果进行了Ansys有限元计算和初步分析。
气体激光器 均匀场电极 Ernst面型 自动设计 gas laser uniform-field electrode ACIS ACIS Ernst profile automatic design 强激光与粒子束
2010, 22(11): 2561
1 中国科学院 电子学研究所,北京 100190
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
高功率气体激光器的非对称复杂电极系统中,电极参数的变化以及预电离结构的引入将会使所设计的均匀电场发生具体的改变。采用高精度有限元方法,对这类复杂电极系统进行建模并且计算其电场分布,根据分析结果更合理地指导激光器设计。对一种典型的非对称复杂电极系统TEA CO2激光器,应用该方法并结合了预电离过程,研究了引入预电离器导体和变化电极形状对电极表面的电场强度起伏和放电空间的均匀电场面积产生的影响。结果表明:通过这种预先模拟,合理选择电极构型参数和预电离结构安装位置,可以产生性质较好的均匀电场以及效率较高的激光输出。
TEA CO2激光器 气体放电 印刷电路板预电离 均匀场电极 电场计算 TEA CO2 laser gas discharge PCB Preionization uniform field electrode electric field calculation
1 中国科学院 电子学研究所,北京 100190
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
设计了一种非对称电极,这种非对称电极的阳极是Chang电极或Ernst电极,阴极是由直线和圆弧构成的简单电极。通过比较和分析非对称电极和对称电极的特点发现,非对称电极系统中简单电极的边缘电场起伏最大。采用有限元方法计算了非对称电极系统中的简单电极取不同的直线长度和弧线半径时,非对称电极系统的电场分布,给出了选择非对称电极系统中的简单电极参数的依据。结果表明:这种非对称电极系统结合了解析电极和简单电极的优点,通过选择非对称电极系统的简单电极参数,它可以在TEA CO2激光器中产生边缘电场起伏小于0.06,且满足电极表面均匀场面积宽度要求的电场。
TEA CO2激光器 均匀场电极 非对称电极 电场计算 解析对称 TEA CO2 laser uniform field electrode asymmetric electrodes electric field calculation analytical symmetriy
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
介绍了TEA CO2激光器大面积均匀场放电电极的设计以及实验结果。无限大平行平板电极两极间的电场分布是均匀的,要在有限的(电极)尺寸条件下实现电场的均匀性设计,即将设计问题转变为放电电极剖面形状的理论和工程计算问题。本文根据TEA CO2激光器工作的实际情况,选择Chang氏理论作依据设计了均匀场放电电极。实验结果表明,使用该电极TEA CO2激光器可在500 Hz高重复频率脉冲条件下连续工作10 min,并在55 mm放电电极宽和平坦部分为40 mm剖面的平行平板两个主放电极之间实现了大面积稳定的均匀场辉光放电,解决了主放电电极大面积放电易产生弧光放电影响TEA CO2激光器长期稳定工作的问题。
辉光放电 均匀场电极 电极剖面 TEA CO2 激光器 glow discharge uniform electrode electrode section TEA CO2 laser
提出“线性扩展法”用于构造电极端部的三维造型,并采用该方法设计了一种基于Chang造型的TEA CO2激光器放电电极,在其三维表面获得了满意的均匀电场分布。
均匀场电极 TEA CO2激光器 三维电场分布 线性扩展法
