这台激光器,达不到额定的功率,是什么原因?

这台激光400S-1,开工遇到故障,用激光功率测量仪测得输出功率32W,生产工艺要求其要达到150W,才能满足生产。这台激光器,达不到额定的功率,是什么原因?

根据激光(LASER)的产生原理,它主要由三个基本结构:激光泵浦源、增益介质和谐振腔构成。我们进行了查找,先查看激光泵浦源,如下图,测量它输出电压有48V。跟说明书上一样。可以先排除激光泵浦源的故障。

激光泵浦源+48V正常

再查增益介质,CO2 激光增益介质是氦气,氮气和氮气 CO2 的混合物。氦气和氮气是辅助气体,它们辅助 CO2 分子产生激光。气体混合物中,高压直流或者高频交流激励气体放电,导致 CO2 分子从基态跃迁到激光上能级。随后 CO2 分子转移到激光下能级,辐射出波长为 10.6 μm 的激光。

查增益介质这个是很难判断的,因为增益介质是密封的气体,没有专业的检测仪器,我们也不好判断。从外观上检查有没有破损和漏气的地方。

冷却水的循环系统

接下来检查谐振腔,不同光学的谐振腔设计是不同的,有只有两面镜片构成的简单腔,也有由数十面镜片构成的复杂谐振腔。主要的目的是用来产生高质量高能量的激光输出。同时利用谐振腔的设计,可以获得单模、多模模式的激光输出,实现不同的应用。

图中右部方形部分为谐振腔

打开这台激光器的谐振腔上的18颗螺丝,如下图,我们发现谐振腔里面都是冷却水,水是从哪里来的?原来,是冷却水管接头的地方橡皮管破损,有渗漏,关掉冷却水的循环系统,将谐振腔里的水处理干净,重新换上新的橡皮管,再打开循环冷却水系统,确保橡皮管再不渗漏水后,开机再次测量激光器的输出功率有180W,说明手动模拟输出满足生产了。

谐振腔

激光器的各个参数设置

写在题后的话:CO2 激光器一般情况下,它是不容易坏的,绝大部分用于工业切割和焊接。CO2 激光器的波长为 10.6 μm,处在远红外波谱。它具有以下优点:功率范围宽(10 W-20,000 W)光束质量好(M2 从 1.1 到 5.0),由于其可靠性以及耐久性,数以万计的 CO2 激光器在全球范围内被广泛使用。

激光器正在运行