1 中国科学院上海光学精密机械研究所, 空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 材料与光电研究中心, 北京 100049
3 上海市激光技术研究所, 上海市激光束精细加工重点实验室, 上海 200233
扩散冷却、射频激励的板条结构CO2激光器具有效率高、体积小和光束质量好的优势, 在激光精密退火、工业加工等应用领域越来越被重视。高功率射频激励、扩散冷却板条CO2激光器在千瓦级及以上的CO2激光精密加工及微电子装备中占有重要地位, 已成为高功率、高光束质量连续CO2激光器的主流发展方向。就CO2激光器技术发展, 重点围绕射频驱动板条结构高功率CO2激光器技术的国内外研究动态进行了调研, 梳理了技术发展阶段及应用情况, 并对技术发展趋势进行了展望。
板条CO2激光器 射频激励 扩散冷却 高功率 slab CO2 laser RF excitation diffusion cooling high power
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 湖北第二师范学院物理与机电工程学院，湖北 武汉 430205
3 厦门大学航空航天学院，福建 厦门 361005
大功率射频板条CO2激光器曾经是深熔焊接、切割的主力光源，目前主要用于超大规模集成电路晶圆退火。华中科技大学于2007年就开始了大功率射频板条CO2激光器的研发，并进行大量的理论研究和产业化工作。本文介绍了射频板条CO2激光器的国内外发展动态；重点分析了激光器的结构设计、(板条)面积放大、扩散冷却、激励电源、射频传输、阻抗匹配、射频气体放电等离子体、放电均匀性、电极热效应、非稳-波导混合腔、激光功率提取、输出光束特性、光束整形等核心技术；展望了射频板条CO2激光器在超大规模集成电路晶圆激光退火中的重要创新应用。
激光器 大功率射频板条CO2激光器 扩散冷却 非稳-波导混合腔 光束整形 射频激励 气体放电 中国激光
2022, 49(12): 1201005
大族激光科技产业集团股份有限公司, 深圳 518000
为了得到9.3μm的激光输出, 采用比较5种CO2同位素气体小信号增益系数的方法, 进行了理论分析。选择同位素气体12C18O2作为射频激励板条波导CO2激光器的工作介质, 进行了实验验证, 得到了9.3μm的激光输出; 并对激光器的工作气压进行优化, 在10.00kPa的工作气压下, 得到了最大96W的功率输出。结果表明, 12C18O2的中心波长在9.3μm附近, 且可得到高功率的激光输出。该研究有利于9.3μm CO2激光器的国产化, 以及提高核心部件的国产化率。
激光器 CO2激光器 CO2同位素气体 9.3μm波长 射频激励 板条波导 lasers CO2 laser CO2 isotope gas 9.3μm wavelength radio frequency excitation slab waveguide
1 内蒙古工业大学电力学院信控系,内蒙古,呼和浩特,010080
2 北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京,100081
为了获得较高的激光输出功率,介绍了射频激励扩散冷却全金属板条波导CO2激光器,放电区域由左右两个铝合金壁和上下两个铝合金电极构成,放电区域高2 mm,宽20 mm,长386 mm,工作气体混合比CO2:N2:He:Xe=1:1:3:0.26,该技术代替了过去的金属陶瓷结构,结合纵向电压均匀分布技术和面增比技术,获得了127 W的激光输出功率,光电转换效率高达14%.实验中,照相机放在激光器的纵向轴心上,清楚地记录了CO2激光器的放电现象.实验结果表明,该激光器小信号增益1%/cm,饱和光强1 200 W/cm2.促进了CO2激光器的发展.
CO2激光器 射频激励 全金属板条波导 功率输出特性
北京理工大学 信息科学技术学院光电工程系，北京 100081
介绍了基于C8051F023单片机的高速数据采集系统的设计，在LABVIEW环境下实现数据处理和分析系统的设计。两者通过串口结合能实现对射频激励源入射和反射信号的电压值、功率值、频率、占空比等参数实时监测。
射频激励 实时监测 数据采集和处理 单片机 real-time monitoring data acquisition and processing Labview LabVIEW MCU
提出了一种新的射频(RF)激励增益波导阵列CO2激光器技术。为了提高输出激光光束质量,增强多个波导通道之间模式的耦合,通过在上电极刻上等距离的凹槽,形成一个个并列的子电极,使增益在电极横向具有周期分布特征。同时使用表面刻有周期性凹槽的相移全反射镜,实现了远场光束的极强相干叠加。研究了其近场和远场的光强分布情况。在气压为10.0 kPa,10.7 kPa的情况下,近场为长20 mm的若干个尖峰分布,远场为中心压窄的极锐尖峰。随着时间变化,只有光强峰值变化,相对强度分布保持不变。
激光技术 CO2 激光器 射频激励 增益波导
华中科技大学激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
介绍了基于射频(RF)激励激光打标系统的控制原理.并设计出一种基于PC/l04模块的嵌入式激光打标控制系统,着重介绍了该系统的硬件结构设计.
激光打标 射频激励 脉冲宽度调制
1 华中科技大学激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
2 河南羚锐制药股份有限公司, 河南 新县 465550
分析了中小功率射频激励CO2激光器电源的结构和各模块功能.然后以25W射频激励CO2激光器电源为例,给出了采用新型高频、大功率晶体管放大器模块的新型电源设计方案.同时,通过温度传感器获取激光放电管温度,通过反馈回路获取电源系统的电流、电压,对整个电源系统提供过热、过流、过压保护.然后分析了电源与激光管的阻抗匹配以及电源的调制问题.按要求设计制造的电源,体积小、成本低、调试方便、运行稳定.
激光技术 СО2激光器 射频激励 射频电源
1 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 黑龙江省旅游学校, 黑龙江 哈尔滨 150086
报道了共电极折叠腔电光腔倒空射频波导CO2激光器的设计方案,为在限定激光器体积的前提下大幅度地提高激光的输出功率,主振激光采用了Z折叠腔结构以及电光腔倒空方式输出激光.本振通道采用单通道结构.此激光器结构可以提高外差频率稳定度.理论分析了控制电光腔倒空过程激光输出波形的方法.
激光技术 折叠腔 电光腔倒空 射频激励 波导CO2激光器
所叙述的二氧化碳激光器内部的基本结构.包括功率控制器、射频电路等.通过对功率控制部分的研制使激光器的生产逐步实现国产化.用单片机控制电路的PWM的开关、放大、检测,将放大后的PWM送至射频激励,控制射频电路中的射频信号,从而控制激光器输出光功率的大小.
射频激励激光器 功率控制器 功率控制放大电路 射频激励 RF-excited CO2 laser power controller power contro
