Импульсно-периодический CO2-лазер с широкоапертурным однородным пучком излучения

• Автор: Бакулин, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 126 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.
Глава 1. Однородность тлеющего разряда - основное условие формирования лазерных пучков с равномерным поперечным распределением интенсивности.
1.1. Возбуждение самостоятельным разрядом. Основные физические факторы формирования объёмного тлеющего разряда.
1.2. Обзор схем возбуждения активной среды с предварительной ионизацией ультрафиолетовым излучением вспомогательных разрядов.

1.3. Обоснование выбора системы предыонизации.

1.4 Методы расчёта и моделирования электродных систем для лазеров атмосферного давления с возбуждением поперечным разрядом.

1.5. Расчет профиля эквипотенциальной поверхности методом эквивалентных зарядов.

Глава 2. Импульсно-периодический TEA С02-лазер с предыонизацией ультрафиолетовым излучением поверхностного коронного разряда.
2.1. Определение параметров электродной системы и разрядной камеры, необходимых для формирования пучка с заданными
хар а ктеристиками.
2.2. Разработка и исследование системы предыонизации на основе биполярной схемы включения электродов.
2.3. Исследование параметров биполярного генератора высоковольтных импульсов.
2.4. Разработка действующей модели TEA С02-лазера с предыонизацией УФ излучением поверхностного коронного разряда.

2.5. Энергетические и пространственно-временные
характеристики созданной модели лазера. 55.
2.6. Выводы. 59.
Глава 3. Импульсно-периодический TEA С02-лазер с предыонизацией ультрафиолетовым излучением системы искровых разрядов.

3.1. Разработка экспериментального образца TEA С02-лазера с искровой предыонизацией. 62.
3.2. Экспериментальное подтверждение работоспособности
метода расчёта электродных профилей, использующего принцип эквивалентных зарядов. 78.
3.3. Система предыонизации с искровым разрядом. 83.
3.4. Оптимизация энергетических и временных характеристик
лазера с искровой предыонизацией. 89.
3.5. Исследование пространственной структуры распределения
энергии в сечении пучка излучения. 95.
3.6. Выводы. 98.
Глава 4. Стабилизация состава активной среды TEA СОг-лазера. ЮЗ.
4.1. Проблема деградации среды и способы её решения. ЮЗ.
4.2. Исследование деградации активной среды TEA С02-лазера с
искровой предыонизацией. 106.
4.3. Определение условий стабилизации состава среды TEA СОг-лазера с предыонизацией УФ излучением поверхностного
коронного разряда. 111.
4.4. Выводы. 112.
Заключение. 113.
Литература. 115.
Приложения 1-3. 122.

Введение.
Импульсно-периодические ССЬ-лазеры в настоящее время нашли свое применение в различных областях науки и техники, зарекомендовав себя в качестве эффективного инструмента. Одним из таких быстро развивающихся направлений, которые стимулируют дальнейшие исследования в области импульсно-периодических С02-лазеров, являются производства, связанные с поверхностной обработкой различных материалов. В качестве примера такого рода операций можно привести формирование поверхностных структур типа решётки для генерации акустических волн, маркировку изделий радиоэлектронной, электротехнической и других отраслей промышленности, получение микроотверстий и т.д.
Весьма динамично развивается технология лазерной маркировки. Она основана либо на удалении слоя материала поверхности в локальной области воздействия луча, либо на фотохимическом преобразовании в поверхностном слое, когда информация фиксируется за счёт модификации оптических свойств поверхности в месте воздействия лазерного луча.
Лазерную маркировку выгодно отличает от традиционных методов ряд особенностей. Во-первых, практически полностью отсутствует механическое воздействие на изделие. Во-вторых, бесконтактность лазерной маркировки позволяет сравнительно легко внедрять этот процесс в различные виды производства. Кроме того, его отличает экологическая чистота, высокая стойкость знаков к внешним воздействиям и легкая перестраиваемость, что в конечном итоге делает этот вид маркировки в большинстве случаев предпочтительнее.
Существует два подхода в реализации этой технологии. Первый способ использует технику сканирующего луча, осуществляя поточечное нанесение информационных символов. Данное направление в настоящее время хорошо развито и достаточно широко представлено серийными изделиями на рынке соответствующего оборудования. Отличительной особенностью этого

данного отрицательного фактора [54]. Тем не менее, выбирая значения а в
(кривые 2 рис.7а,в), и, задаваясь допустимой степенью неоднородности в боковых максимумах, можно надеяться сформировать однородный разряд с требуемым по ширине размером. Отметим, что поле на аноде (р=0), создаваемое совокупностью зарядов, задается выражением:
и при Ь2)Ъа2 не имеет боковых максимумов как на поверхности катода, а перераспределяется в один центральный максимум. Для всех рассмотренных случаев это условие выполняется. Ввиду такого перераспределения напряженности поля при переходе от катода к аноду, ширина зоны разряда, по-видимому, будет несколько меньше, чем расстояние между катодными максимумами.
Рис.7в иллюстрирует случай, когда эквипотенциали проходят через точки у], у2, но имеют то же значение у, - у2. Эквипотенциали 2 рис.7а и
рис.7в почти совпадают при наложении. Если учесть, что точность изготовления профиля, как правило, составляет несколько десятых долей миллиметра, то можно считать, что эквипотенциали 2 с осью ОУ описывают сечение одной и той же электродной пары, но с различным межэлектродным расстоянием и с различным распределением поля по поверхности. Это дает основание полагать, что электрод, изготовленный по некоторым профилям в соответствии с уравнением (4), перемещением вдоль оси разряда можно выставить в положение с необходимой однородностью поля по поверхности электрода. В результате появится практическая возможность прогнозирования и выбора параметров выходного пучка излучения.
пределах:
Е х4 +2(Ь2 -а2)х2 +(а2 +Ь2)2 ’
Щх2 +а2 +Ь2