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阐述激光焊中激光特性和能级

发布时间:2015-03-07
    通常来说,在激光焊中对于一个三能级系统,产生一个光子的过程相当于上能级粒子减少一个,而下能级粒子增加一个。故有我们作如上简化下的调Q激光器的速率方程。
    下面我们由它们出发,看一看激光脉冲的特性。设激光焊接机脉冲开始时腔内光子数,则:将此隐函数图解,让盖为纵坐标,筹为横坐标,得到图9-2-1。当起始的反转粒子数An,超过闽值厶缟越多时,会菩就越接近于零,即能量利用率越高,这就说明了为什么在调Q激光器中,要尽量先将An,“憋”碍很高,然后突然降低厶棘f,使脉冲开始时有较大的釜。
    在激光焊脉冲开始时(腔内光子数密度,反转粒子敷密度An=An。随着脉冲的发展,bI逐渐下降。当AI=Ant时,光子数密度,萨达到极大值,相当于输出功率达到峰值。随后,腔内的损耗大于增益。因而腔内的光子数开始下降,A也同时下降。待脉冲终止时,光子数趋于零。
   当会妻增大时,脉冲的上升时间逐渐缩短,而脉冲下降时间基本上保持为真值。在上面的分析中,我们假定了激光焊接机增益介质为三能级系统,由此建立了关系式。对于四能级系统的YAG或钕玻璃激光器,也可以作这种简化,这是因为调Q的激光咏冲宽度很窄,激光物质下能级的寿命可以和脉冲时间相比拟。在脉冲发生的过程中,从激光物质上能级跳到下能级的粒子不能立即自下能级消失,因此下能级不能再被认为是空的。也就是说,在调Q激光器中四能级的特点不再显著,和三能级系统比较接近,所以上述所有的分析对它们也都是适用的。

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