RFCO2激光电源类别与原理

　　自1973年第一台射频（RF）波导激光管问世至今已26年多。最初是将线圈绕在波导上，实现了RF激励波导激光管的发光。它首次显示了低电压激励的优越性。那时，还有许多不完善的地方。存在的主要缺点是：放电不均匀，耦合效率差、线圈电感太大，限制RF频率的提高，只能在几MHz以下工作等。

　　尽管已有26年多的研制、使用历史，但当前它仍处于发展与改进阶段。其总的研制方向是：降低成本、增长寿命、提高输出功率和效率、减小体积和质量，改进可靠性，提高各项性能指标，以适应各种用途的需要。

　　RFCO2激光管工作频率按ISM规定为27～40MHz；其主要分类如下所述：

　　（1）按输出方式分

　　1）连续输出；

　　2）脉冲输出——调制频率高达1MHz；

　　3）Q开关输出——电光调Q与声光调Q。

　　（2）按谐振腔的工作分

　　1）波导腔——孔径D=1～3mm；

　　2）自由空间腔——孔径D=4～6mm。

　　（3）按激励极性分

　　1）单相；

　　2）反相。

　　（4）按腔体结构分

　　1）单腔；

　　2）多腔；

　　（a）折叠腔：V型——2折；Z型——3折；X型——4折。
最后是关于激光头的准电感谐振技术。为了使输入射频沿激光管长度，电压分布均匀，加入一对电感并联在谐振腔上下电极之间。这样，由于电感负导纳的补偿作用，使激光管沿长度上的驻波比大大下降，失配角小于9°，理论计算结果电压不均匀度小于3％。
　　（b）列阵腔：短肩列阵；交错列阵。

　　（c）积木式：并联—2腔；三角组联—3腔。

　　3）大面积放电

　　（a）平板型，（b）同心环型。

　　（5）按均恒电感分布方式分

　　1）准电感谐振技术—用于低电容激光头；

　　2）平行分布电感谐振技术—用于高电容激光头。

　　（6）按谐振腔材料分

　　1）陶瓷—金属混合型；2）全陶瓷型；3）全金属型。

　　（7）按冷却方式分

　　1）空气冷却；2）水冷却。

　　（8）按封装方式分

　　1）封离型；2）流动型。

　　谐振腔的材料一般为：金属—A1。陶瓷—BeO，BN、AIN、Al2O3等。

　2、技术条件

　　用于CO2激光管的典型工作气体内含有：二氧化碳、氮、氦和氙。氮气和氦气有利于放电的均匀性。氙气对RF放电激光管的功率和效率具有积极影响。添加5％氙气可使功率提高24％。

　　通常单模结构器件，单位长度注入的连续（射频）激励功率限于2～6W/cm，转换效率为10％～20％，对激光电源的一般要求为：稳定可靠、维修方便、效率高、尺寸小、成本低。

　　具体技术条件如下：

　　输入参数：交流输入电压220V；交流输入电流1.5A；开关电源输出直流电压30V；开关电源输出电流8A。

　　RF电源：输入功率160W；工作频率40MHz；输出波形正弦波；带宽△f±3MHz；效率70％。

　　调制器：脉冲调制频率0～100kHz方波连续可调；占空比连续可调；幅度调制度100％。