高功率軸快流激光器原理結(jié)構(gòu)詳解演示文稿

高功率軸快流激光器原理結(jié)構(gòu)詳解演示文稿1本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分優(yōu)選高功率軸快流激光器原理結(jié)構(gòu)2本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分光的受激輻射3本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分CO2激光器的受激輻射4本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光工作物質(zhì)全反射鏡半反射鏡激光工作原理：out光放大原理5本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光的特性單色性相干性方向性6本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光模式TEM00Mode<1000WattsDMode1000-4000WattsQMode>4000Watts7本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分光束質(zhì)量參數(shù)8本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分軸快流CO2激光器的誕生軸快流CO2激光器是在早期的封離式圓形玻璃管縱向激勵(lì)CO2激光器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。1965年，Bridge和Petel將放電管壁的溫度冷卻到-60oC以下來(lái)提高激光器的輸出功率。Moeller,Rigder[8]以及Patel[9]等人則采用風(fēng)冷和水冷的方式來(lái)使放電管冷卻。1969年Cool等人將快速流動(dòng)技術(shù)引入到了這種激光器中，通過(guò)工作氣體的高速流動(dòng)來(lái)使其冷卻，從而獲得了較高功率的激光輸出。軸快流CO2激光器9本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分直流激勵(lì)軸快流CO2激光器10本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分射頻激勵(lì)軸快流CO2激光器1激光諧振腔2諧振腔鏡片3放電電極4渦輪風(fēng)機(jī)5真空泵6電磁閥7風(fēng)機(jī)出氣口換熱器8風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口換熱器11本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分軸快流激光仍將是工業(yè)加工中的主流激光器薄板+3D切割：光纖激光器占優(yōu)厚板+非金屬/金屬+切割+價(jià)格：CO2激光器具有明顯優(yōu)勢(shì)來(lái)自德國(guó)“Fraunhofer研究所”研究結(jié)果12本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分Trumpf最新10kW激光器13本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分HUST&OVLConvergent研究成果14本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光切割的市場(chǎng)需求德國(guó)Trumpf推出了功率高達(dá)12kW的CO2激光復(fù)合加工機(jī)和功率高達(dá)15kW的三維CO2激光切割機(jī)，表明了激光加工裝備的高功率發(fā)展趨勢(shì)！德國(guó)Trumpf的15kW-CO2激光三維激光切割機(jī)德國(guó)Trumpf12kW-CO2激光切割、焊接和表面處理復(fù)合加工機(jī)15本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分重大行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)代船舶制造中已開(kāi)始大量使用的輕型“三明治”多層空心結(jié)構(gòu)厚鋼板的切割加工，更是對(duì)萬(wàn)瓦軸快流激光切割裝備提出了迫切需求。德國(guó)Trumpf公司的12kW--20kW軸快流CO2激光器已用于世界上許多大型船廠的生產(chǎn)線上，可大大提高船舶的有效載荷，并大幅度減低制造成本。日本的Kawasaki重工等造船企業(yè)已經(jīng)安裝了高功率激光平板切割系統(tǒng)。德國(guó)的Meyer

Werft也安裝了四臺(tái)12KW的CO2激光器，用來(lái)焊接不同長(zhǎng)度的船體加強(qiáng)桿16本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分Trumpf軸快流CO2激光器概述17本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光器構(gòu)成冷水機(jī)激光發(fā)生器操作面板控制系統(tǒng)射頻電源18本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光發(fā)生器構(gòu)成渦輪風(fēng)機(jī)熱交換器激光諧振腔激光器支撐功率計(jì)光閘19本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光諧振腔構(gòu)成轉(zhuǎn)折鏡窗口與尾鏡放電管20本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分基本工作原理21本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分TrumpfCO2激光器諧振腔22本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分軸快流CO2激光器常用激光諧振腔尾鏡窗口單折腔U形多折腔矩形多折腔23本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分諧振腔結(jié)構(gòu)US：轉(zhuǎn)折鏡RS：尾鏡AS：窗口24本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分Trumpf12000諧振腔結(jié)構(gòu)1、角鏡體2、光橋3、回氣座4、輸出鏡座光橋要求：1、溫度穩(wěn)定性好2、抗形變性能好3、防振性能好25本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、窗口2、尾鏡3、轉(zhuǎn)折鏡4、轉(zhuǎn)折鏡安裝組件26本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分諧振腔鏡片鏡子類型材料直徑反射率曲率半徑轉(zhuǎn)折鏡銅（鍍膜）60mm≥99.7%p-偏振方向≥99.9%s-偏振方向平面輸出鏡ZnSe（鍍膜）1.65’’40%外面：30mcx里面：30mcc尾鏡GaAs（鍍膜）1.65’’99.7%外面：平面里面：30mcc27本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、調(diào)節(jié)垂直方向2、調(diào)節(jié)水平方向28本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分模式檢測(cè)工具1、熱敏板2、紫外燈29本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分檢測(cè)示意圖1、熱敏板2、紫外燈3、激光束（尾鏡）30本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分未調(diào)整好的模式分布調(diào)整好的模式分布31本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光燒斑圖樣32本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分?jǐn)U束鏡采用擴(kuò)束鏡延長(zhǎng)激光加工的可用光程，在飛行光路激光加工中廣泛應(yīng)用。1、凹面鏡2、凸面鏡a、進(jìn)入的光束直徑b、離開(kāi)的光束直徑33本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分光閘34本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分TrumpfCO2放電結(jié)構(gòu)35本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分直流放電結(jié)構(gòu)3636本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分直流放電特點(diǎn)電極位于放電管內(nèi)，放電方向與光束方向一致；可以有多種電極結(jié)構(gòu)；起輝電壓高，一般要使用觸發(fā)電極；易產(chǎn)生放電不穩(wěn)定性，要求在陽(yáng)極形成湍流；不易調(diào)制：工頻直流電源，調(diào)制頻率一般最大為2kHz，開(kāi)關(guān)電源，調(diào)制頻率一般最大為5kHz；電源簡(jiǎn)單，無(wú)輻射污染。3737本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分放電結(jié)構(gòu)1、玻璃管2、放電區(qū)3、放電電極38本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分射頻放電特點(diǎn)電極位于放電管外，是電容耦合的橫向放電(放電方向垂直于光束方向)；電極形狀要求嚴(yán)格，以提高放電的對(duì)稱性；起輝電壓低；放電均勻穩(wěn)定，無(wú)可見(jiàn)的放電輝光抖動(dòng)；易于調(diào)制，調(diào)制脈沖頻率可達(dá)100kHz；電源復(fù)雜，易產(chǎn)生輻射污染，電源及放電管須進(jìn)行屏蔽。3939本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分高功率連續(xù)放電（85mA）放電管4.2放電管4.3放電管4.140本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分射頻放電4141本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分多根放電管串聯(lián)42本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分兩種放電結(jié)構(gòu)43本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分阻抗匹配射頻電源13.56MHz50歐姆44本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分阻抗匹配器45本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分阻抗匹配布置為每臺(tái)電源配置一個(gè)阻抗匹配器46本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分阻抗匹配布置1、左匹配器2、右匹配器AS：窗口47本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第47頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分反射功率變化曲線48本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第48頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)反射功率的影響a、正常的匹配曲線b、增長(zhǎng)串聯(lián)線圈c、減小串聯(lián)線圈49本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第49頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分放電建立時(shí)間50本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第50頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分匹配失調(diào)的原因1、工作氣壓2、氣體比例變化3、氣體純度4、氣體溫度(冷卻系統(tǒng)故障)5、射頻功率幅值6、射頻連接7、射頻電纜或電極物理位置8、參數(shù)MD48錯(cuò)誤9、反射功率計(jì)故障51本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第51頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分TrumpfCO2氣體循環(huán)冷卻52本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第52頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分免維護(hù)磁懸浮渦輪風(fēng)機(jī)羅茨風(fēng)機(jī)渦輪風(fēng)機(jī)磁懸浮渦輪風(fēng)機(jī)53本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第53頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分氣體循環(huán)原理圖54本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第54頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分風(fēng)機(jī)罩1、渦輪風(fēng)機(jī)2、葉輪3、風(fēng)機(jī)罩4、熱交換器5、翅片管6、冷卻水入口7、氣體入口8、氣體出口55本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第55頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分渦輪風(fēng)機(jī)熱交換器56本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第56頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、葉輪2、外殼3、擴(kuò)散器A、氣體入口B、氣體出口57本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第57頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、擴(kuò)散器2、葉輪58本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第58頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)1、葉輪2、上保護(hù)軸承3、轉(zhuǎn)子（永磁）4、定子5、下保護(hù)軸承6、驅(qū)動(dòng)軸7、磁板59本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第59頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分定子1、水冷2、開(kāi)口3、線圈4、電機(jī)電纜5、電機(jī)溫度電纜60本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第60頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、正弦波濾波器2、變頻器3、混合濾波器4、操作面板KP10061本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第61頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分風(fēng)機(jī)控制原理1、濾波器2、整流器3、變頻器4、中間電路5、制動(dòng)斬波器6、磁軸承控制器7、逆變器8、正弦波濾波器9、渦輪風(fēng)機(jī)62本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第62頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分磁軸承控制器63本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第63頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、徑向傳感器，上2、徑向磁軸承，上3、控制器MBE-504、軸向磁軸承5、保護(hù)軸承，上6、軸向傳感器7、驅(qū)動(dòng)軸8、轉(zhuǎn)子9、定子10、保護(hù)軸承，下11、徑向磁軸承，下12、速度傳感器13、徑向傳感器，下64本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第64頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、供電電源2、控制電源3、控制器4、磁軸承驅(qū)動(dòng)5、傳感器信號(hào)處理6、數(shù)字接口7、LCD顯示A、到磁軸承的信號(hào)B、磁軸承返回信號(hào)65本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第65頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分風(fēng)機(jī)啟停曲線66本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第66頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分氣體混和器氣體混和氣將三種工作氣體按照特定的比例混合后沖入到激光器真空腔內(nèi)。67本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第67頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分氣體混合器原理圖68本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第68頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分激光器工作過(guò)程中的氣壓曲線1、抽氣2、自動(dòng)凈化3、充氣4、Beamoff5、Beamon6、Beamoff7、關(guān)機(jī)69本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第69頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分氣壓控制原理70本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第70頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分TrumpfCO2激光器功率檢測(cè)71本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第71頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分功率檢測(cè)方法－輸出激光采樣72本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第72頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分功率檢測(cè)方法－尾鏡取樣檢測(cè)73本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第73頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分Trumpf激光器功率采集1、尾鏡2、功率傳感器3、冷卻水4、模擬量采集74本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第74頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分TrumpfCO2激光器控制系統(tǒng)75本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第75頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖76本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第76頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分Profibus連接原理圖77本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第77頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、Profibus通信電纜2、以太網(wǎng)線A、TASC3控制系統(tǒng)B、BUSCHIO模塊C、射頻電源控制模塊78本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第78頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分TASC3控制系統(tǒng)1、軟驅(qū)2、電源3、射頻電源控制模塊4、多功能板5、擴(kuò)展插槽6、CP600S嵌入式系統(tǒng)7、Profibus從模塊8、Profibus主模塊79本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第79頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分主控制器CP600-S處理器奔騰133M存儲(chǔ)32MRam8Mflash操作系統(tǒng)VxWorks維護(hù)免維護(hù)80本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第80頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分81本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第81頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分1、32路輸入模塊2、32路輸入模塊3、RM2-DP12模塊4、數(shù)碼管狀態(tài)顯示5、ProfibusDP接口6、+24V電源7、擴(kuò)展槽8、32路輸出模塊BE1-BE4：輸入插槽BA1-BA4：輸出插槽82本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第82頁(yè)；編輯于星期六\18點(diǎn)44分模塊地址編碼83本文檔共96頁(yè)；當(dāng)前第