Особенности и преимущества щелевых СО2 лазеров

 

О щелевых CO2-лазерах

На рынке технологических лазеров наблюдается бурный рост производства и продаж газовых лазеров с диффузионным типом охлаждением активной среды. Это обусловлено тем, что такие лазеры полностью удовлетворяют требованиям уменьшения массы и габаритов технологических лазеров при одновременном сохранении мощности и качества излучения. Отметим, что в этом смысле быстропроточные лазеры исчерпали себя - они достаточно громоздки и дороги, поскольку имеют газодинамические контуры, насосы для прокачки газа и теплообменники.

 

К лазерам с диффузионным охлаждением активной среды относятся и щелевые лазеры. Благодаря сочетанию высокой надёжности и конкурентоспособной цены щелевые лазеры с высокочастотной накачкой активной среды вытесняют с рынка СО2-лазеры других типов в диапазоне мощности до 5 кВт. В последние годы интенсивно разрабатывались газовые лазеры с давлением 60 - 150 торр, использующие радиочастотную накачку в диапазонах частот от десятков МГц до нескольких ГГц.

 

Высокочастотная накачка (ВЧ) повышает устойчивость и однородность горения разряда. Удельный энерговклад в ВЧ-разряд в десятки раз превышает достигнутые величины для разряда постоянного тока. Кроме того, области приэлектродного падения потенциала (катодные слои) для ВЧ-разряда невелики и составляют 0,2 - 0,3 мм на частоте разряда f = 100 МГц. Следовательно, объем активной лазерной среды практически равен объему разрядной камеры.

 

 

 

           

 

 

В щелевых лазерах используется поперечная ВЧ накачка активной среды (см. рисунок). Зазор между протяженными электродами составляет всего 1...5 мм, что приводит к эффективному отводу тепла от накачиваемой активной среды за счет теплопроводности и диффузии газа к охлаждаемым электродам. В этом случае требуются значительно меньшие напряжения на разрядном промежутке (200 – 300 В), чем при продольной ВЧ накачке (киловольты) или при продольном разряде постоянного тока (десятки киловольт).

 

 

CO2 лазеры: длительность работы

Отметим, что щелевые СО2 лазеры со средней мощностью излучения до 600 Вт работают в отпаянном режиме более 10000 часов, а для лазеров высокой мощности (3-5 кВт) стандартным является автоматическая замена газа через 48 часов работы, что приводит к минимальным расходам на эксплуатацию таких лазеров и, следовательно, к снижению себестоимости продукции. В настоящее время на мировом рынке появились СО2 -лазеры щелевого типа с мощностью излучения до 8 кВт.

 

CO2 лазеры: стабильность энергетических параметров

Стабильность энергетических параметров в сочетании с высоким оптическим качеством излучения (отличие от дифракционного предела не более чем в 1,3 раза) позволяют достаточно быстро и, главное, с высоким качеством резать сталь толщиной более 10 мм, что открывает для лазеров этого типа широкие перспективы применения в металлообрабатывающих отраслях промышленности.