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        激光焊接機的激光脈沖的特性和三能級系統

        日期:2017-09-01 來源:鼎城鋅鋼
          通常來說,在激光焊接中對于一個三能級系統,產生一個光子的過程相當于上能級粒子減少一個,而下能級粒子增加一個。故有我們作如上簡化下的調Q激光器的速率方程。

          下面我們由它們出發,看一看激光脈沖的特性。設激光焊接機脈沖開始時腔內光子數,則:將此隱函數圖解,讓蓋為縱坐標,籌為橫坐標。當起始的反轉粒子數An,超過閩值厶縞越多時,會菩就越接近于零,即能量利用率越高,這就說明了為什么在調Q激光器中,要盡量先將An,“憋”礙很高,然后突然降低厶棘f,使脈沖開始時有較大的釜。

          在激光焊脈沖開始時(腔內光子數密度,反轉粒子敷密度An=An。隨著脈沖的發展,bI逐漸下降。當AI=Ant時,光子數密度,薩達到極大值,相當于輸出功率達到峰值。隨后,腔內的損耗大于增益。因而腔內的光子數開始下降,A也同時下降。待脈沖終止時,光子數趨于零。

          當會妻增大時,脈沖的上升時間逐漸縮短,而脈沖下降時間基本上保持為真值。在上面的分析中,我們假定了激光焊接機增益介質為三能級系統,由此建立了關系式。對于四能級系統的YAG或釹玻璃激光器,也可以作這種簡化,這是因為調Q的激光詠沖寬度很窄,激光物質下能級的壽命可以和脈沖時間相比擬。在脈沖發生的過程中,從激光物質上能級跳到下能級的粒子不能立即自下能級消失,因此下能級不能再被認為是空的。也就是說,在調Q激光器中四能級的特點不再顯著,和三能級系統比較接近,所以上述所有的分析對它們也都是適用的。

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