德国通快轴快流CO2激光器演示教学共90页文档

设计：李波
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激光切割的市场需求
设计：李波
德国Trumpf推出了功率高达12kW的CO2激光复合加工机和功率高达 15kW的三维CO2激光切割机，表明了激光加工装备的高功率发展趋势！
德国Trumpf 12kW-CO2激光切 割、焊接和表面处理复合加工机
德国Trumpf 的15kW-CO2 激光三维激光切割机
D Mode 1000-4000Watts
Q Mode >4000Watts
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光束质量参数
设计：李波
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轴快流CO2激光器的诞生
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轴快流CO2激光器是在早期的封离式圆形玻璃管纵向激 励CO2激光器的基础上发展而来的。 1965年，Bridge和Petel将放电管壁的温度冷却到60ºC以下来提高激光器的输出功率。 Moeller, Rigder[8]以及Patel[9]等人则采用风冷和水冷的方式来 使放电管冷却。 1969年Cool等人将快速流动技术引入到了这种激光器 中，通过工作气体的高速流动来使其冷却，从而获得 了较高功率的激光输出。
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射频功率反馈
设计：李波
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射频功率控制
设计：李波
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射频电源控制信号
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RF ON
RF OFF
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连续模式
脉冲模式
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连续工作模式
设计：李波
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连续工作模式
设计：李波
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设计：李波
门控频率=200Hz
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门控频率=5000Hz
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设计：李波
门控频率=50000Hz
设计：李波
Trumpf轴快流CO2激光器概述

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N2分子的共振能量转移： 电子碰撞激发N2的振动能级的总截面很大。这些被激发的 很大一部分分子将被=1的能级所收集。N2的=1能级与 CO2的0001能级仅相差18cm-1(≈2.510-3eV)，因此，N2与 CO2的基态分子发生碰撞时，N2将激发能量转移给CO2分子， 使之激发到0001能级；这个过程可表示为：
对CO2分子讲，在每一个振动能级上，不是所有J值的转动 能级都存在。在CO2分子中，Q支是禁戒的，只有P支和R支 是非禁戒的。P(20)指的是从上能级J=19到下能级J=20的 跃迁；R(20)指的是从上能级J=21到下能级J=20的跃迁。
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激发过程
激光跃迁可发生在00011000(≈10．6m)和 00010200(≈9．6m)两个过程中。但输出激光主要发生 在00011000过程中。 泵浦主要通过下面两个过程： 电子碰撞激发，这个过程表示为：
图10 (f) 射频激励激光器
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4.准分子光器
准分子(Excimer)是束缚在电子激发态的分子，是一种处 于激发态的复合分子，无稳定的基态。很快自动地离解成 原子或其它分子团，从它产生到消失的时间只有几十毫微 秒。
准分子分两类；一类是同核二聚物(Dimer)如 、Xe2* H等g，2* 另一类是异核型准分子 (Exciplex)，如惰性气体的氧化
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准分子激光器的特点
准分子寿命很短，只有10-8秒，激光跃迁的下能 级是排斥态或寿命非常短(只有10-13秒)的弱束缚 态，这就是说激光下能级总是空的。
与其它分子激光器属于束缚—束缚辐射跃迁的情 形不同，准分子激光器属于束缚-自由辐射跃迁。 由于不存在明确的振动—转动跃迁，所以跃迁是 宽带的。

3 横流高功率CO2激光器 放电方向 气流方向 激光束输出方向互相垂直
4.5 横向激励高气压CO2激光器（TEA） 1 特点
工作气压高 采用横向激励方式 电极面积大 施用预电离技术
2 常用的TEA CO2激光器结构 1） 针板TEA CO2激光器
结构比较简单，易实现均匀激励，效率不高，光束质量不太好
4 辅助气体 N2： 增大CO2分子0001能级的激发速率,还能增加0110能
级的驰豫速率
CO：增大CO2分子0001能级的激发速率，还能增加0110
能级的驰豫速率，但太高时会使0001能级消激发
He：1 降低工作气体的温度，增加输出功率
2 He对激光下能级的驰豫作用比对激光能级的驰豫作 用影响大得多，这有利于粒子数反转，即有利于提高输出 功率
2）管－板式放电结构 阴极： 放置位置： 气流上游前沿与阳极前沿对齐 与导流板之间必须留有足够的空隙 应置于喉道渐缩段内 寿命：与管径大小有关，管径小寿命长 材料：无氧铜 水冷镍阴极
阳极： 条形，两端圆弧过渡，紫铜制造 辅助阳极 阳极长度不匹配： 电极缩短，抑制瞬间飞弧的进一步扩展，在工
作气质变劣时也能稳定放电 电极过短，特别气质变劣情况下，异常辉光放
4）费米共振激发
CO2（1000）+ CO2（0000）－ △E
CO2（0200）
CO2（1000）－ △E
3 二氧化碳激光器驰豫过程
1）激光上能级的驰豫 分 体积驰豫 和 管壁驰豫，驰豫速率与气压有关，体
积驰豫还与辅助气体种类及其气压有关 2）激光下能级的驰豫
第一步 1000和0200能级的分子与基态分子碰撞，二者都会驰豫 到0110振动能级
1）电子碰撞激发
直接激发

TRUTOPS编程手册LASER程序设计手册Hanbo2009-12-27前言TRUTOPS是德国创普公司为TC机台开发的专用自动软件，其功能在自动应用方面极为强大，是自动冲孔机软件的完美化身，具有全新典型的TRUMPF标，该软件具有精确度高，排版自动化，排刀手动自动相结合及排刀不受刀位角度限制等优点。

为了使受训人员在短时间内，快速有效的掌握本软件，以及配合现场加工的要求，本版采用大幅插图的形式介绍了TRUTOPS软件的各项应用模块，其中LASER模块是本软件的重点，初学者需用心研究，力求掌握之纯熟境界。

目录一、TRUROPS软件CAD模块基本命令的应用 (1)二、DXF文档转换为GEO文档 (6)三、TRUROPS软件NEST模块基本命令的应用 (7)四、TRUROPS软件LASER模块基本命令的应用 (11)五、编程注意事项 (17)一.打开TRUTOPS如下图点击CAD图标，即可进入绘图模块，所示画面如下：1.CAD模块主要用于简单图形的绘制和修改,基本功能与CAD软件相同,这里我们只做简单的介绍,基本图标功能如下:1.1.删除图素1.2.删除选择(在这里面可以有条件的选取自已想要去除部分包括颜色,线型,和其它的几何图形)1.3.删除外轮廓1.4.删除小轮廓(在这里可以设定面积小于多少的轮廓一次性删除)1.5.删除短图素(在这里可以设定长度小于多少的图素一次性删除) 1.6.删除特征1.7.删除标注(图标变暗不可用)1.8.删除辅助线1.9.创建点1.10.两点创建一条直线1.11.创建水平线1.12.创建垂直线1.13.创建矩形1.14.用圆心和直径创建圆1.15.用圆心,起始角度,结束角度创建圆弧1.16.创建文字1.17.创建矩形形棱角缺口1.18.创建方形棱角缺口1.19.创建尖形图素缺口1.20.创建矩形图素缺口1.21.创建缺口沉切1.22.创建矩形棱面1.23创建方形棱面1.24创建棱角倒角2.此工具栏从左到右各图标功能如下2.1.退出TRUTOPS软件2.2.显示尺寸标注2.3.显示开放点2.4.显示全部点2.5.显示突出特征2.6.刷新2.7.全视图(CTRL+T)2.8.详图(局部放大)2.9.显示上次视图2.10.记忆视图2.11.调取视图2.12-2.18为各种尺寸测量3.下面为做图辅助线命令3.1.通过两点创建辅助线3.2.创建平行辅助线3.3.创建水平辅助线3.4.创建垂直辅助线3.5.过一点或借助角创建辅助线3.6.创建垂直辅助线3.7.创建辅助线使与X轴间成给定角度3.8.创建辅助线使与直线成X角3.9.创建辅助线使与2条圆弧线相切3.10.创建分度3.11.通过3个点创建辅助圆3.12.用圆心和半径创建辅助圆3.13.用直径创建辅助圆3.14.用圆心和直径创建辅助圆3.15.创建辅助同心圆3.16.在2条切线处并通过一点创建辅助圆3.17.通过2个点创建辅助圆与一直线相切3.18.创建辅助圆使其与3条直线相切3.19.用圆心创建辅助圆使其与一条直线相切4. 在打开界面的右边是工具导航栏:有创建,修改,尺寸标注,折弯,助手五部分在左侧面,但这里我们直正能用到的只有创建和修改两部分,创建部分主要是创建简单的线,圆,弧，棱角。

第19卷第5期应,q t激光V o l·19，N o·5 1999年19月A P P L I E D L A S E R O c to b er1999_____==IIE_；；___=；；=≈===-__l_I==#====；j★I‘j；===z===，_-目__=；======lI=___，__I=一一快速轴流CO。

激光器谢占武赵治国康建章魏德森臧建民(河北省科学院激光研究所石家庄050081)提要本文报道我们设计的快速轴滤CO，激光器和实验结果，激光器的光学谐振腔为三折Z形折叠半基焦腔，输出耦合镜为GaAs材料．透过率为72“的．得到最大输出功率2530W，电光转换效率最高达到z a0A。

关键词快速轴流COz激光器新叠腔F a s t A x i a I F L o w C0±L a se rX i e Z h a n w u，Z h i a o Z h i g u o，K a n g Jia nzh ang，We i D e s e n，Z a n g Jiaixmiix(Laser I nsti tut e．H ebei A e a d e m y of Sc iences．Shijia zhuang050081)A b s t r a c t T h i s p a p e r r e p o r t s f a s t axia l f l o w C02l a s er designed by O W[1and t h e e x p er0 m en t a l re su lt，dis cu sse s s ome c on c e rn e d p r o b l em s w i t h the designing．The o p t i c a l c avi ty of the l a s er is t h r e e—t i m e—f o l de d h al f—s ym m e tr i c w i t h o u t p u t coupler of transmi ssivlty of 72％m a d e of G a A s，t h e m a x i m u m o u t p u t p o w e r of 2530w a nd eff ic ien cy of 24％w e r e reac he d．K e y w o r d s F a s t a x i a lf l o w，C021a s e r，f o l d--c a v i ty快速轴流C O：激光器的输出功率主要取想气体模型可以很好地近似。

TRUTOPS编程手册LASER程序设计手册Hanbo2009-12-27前言TRUTOPS是德国创普公司为TC机台开发的专用自动软件，其功能在自动应用方面极为强大，是自动冲孔机软件的完美化身，具有全新典型的TRUMPF标，该软件具有精确度高，排版自动化，排刀手动自动相结合及排刀不受刀位角度限制等优点。

为了使受训人员在短时间内，快速有效的掌握本软件，以及配合现场加工的要求，本版采用大幅插图的形式介绍了TRUTOPS软件的各项应用模块，其中LASER模块是本软件的重点，初学者需用心研究，力求掌握之纯熟境界。

目录一、TRUROPS软件CAD模块基本命令的应用 (1)二、DXF文档转换为GEO文档 (6)三、TRUROPS软件NEST模块基本命令的应用 (7)四、TRUROPS软件LASER模块基本命令的应用 (11)五、编程注意事项 (17)一.打开TRUTOPS如下图点击CAD图标，即可进入绘图模块，所示画面如下：1.CAD模块主要用于简单图形的绘制和修改,基本功能与CAD软件相同,这里我们只做简单的介绍,基本图标功能如下:1.1.删除图素1.2.删除选择(在这里面可以有条件的选取自已想要去除部分包括颜色,线型,和其它的几何图形)1.3.删除外轮廓1.4.删除小轮廓(在这里可以设定面积小于多少的轮廓一次性删除)1.5.删除短图素(在这里可以设定长度小于多少的图素一次性删除) 1.6.删除特征1.7.删除标注(图标变暗不可用)1.8.删除辅助线1.9.创建点1.10.两点创建一条直线1.11.创建水平线1.12.创建垂直线1.13.创建矩形1.14.用圆心和直径创建圆1.15.用圆心,起始角度,结束角度创建圆弧1.16.创建文字1.17.创建矩形形棱角缺口1.18.创建方形棱角缺口1.19.创建尖形图素缺口1.20.创建矩形图素缺口1.21.创建缺口沉切1.22.创建矩形棱面1.23创建方形棱面1.24创建棱角倒角2.此工具栏从左到右各图标功能如下2.1.退出TRUTOPS软件2.2.显示尺寸标注2.3.显示开放点2.4.显示全部点2.5.显示突出特征2.6.刷新2.7.全视图(CTRL+T)2.8.详图(局部放大)2.9.显示上次视图2.10.记忆视图2.11.调取视图2.12-2.18为各种尺寸测量3.下面为做图辅助线命令3.1.通过两点创建辅助线3.2.创建平行辅助线3.3.创建水平辅助线3.4.创建垂直辅助线3.5.过一点或借助角创建辅助线3.6.创建垂直辅助线3.7.创建辅助线使与X轴间成给定角度3.8.创建辅助线使与直线成X角3.9.创建辅助线使与2条圆弧线相切3.10.创建分度3.11.通过3个点创建辅助圆3.12.用圆心和半径创建辅助圆3.13.用直径创建辅助圆3.14.用圆心和直径创建辅助圆3.15.创建辅助同心圆3.16.在2条切线处并通过一点创建辅助圆3.17.通过2个点创建辅助圆与一直线相切3.18.创建辅助圆使其与3条直线相切3.19.用圆心创建辅助圆使其与一条直线相切4. 在打开界面的右边是工具导航栏:有创建,修改,尺寸标注,折弯,助手五部分在左侧面,但这里我们直正能用到的只有创建和修改两部分,创建部分主要是创建简单的线,圆,弧，棱角。

氦气，氙气和氢气等。由于这种激光 器能量转换效率高达25%。故常做成 高功率输出的激光器。CO2激光器的 波长为10.6μm，是不可见的红外光，
与生物组织作用时，几乎全被生物组 织200μm内的表层吸收，稳定性较好， 医学上应用广泛。
• 在CO2激光器的放电管内充有CO2、N2、 He等混合气体，其配比和总气压可以在一 定范围内变化(一般是：CO2：N2：He＝ 1:0.5:2.5总气压为1066.58Pa)。任何分子都
由于以上跃迁具有同一上能级,而且 0001→1000跃迁的几率大得多,所以C02激光 器通常只输出10.6μm激光。若要得到 9.6um的激光振荡,则必须在谐振腔中放置波 长选择元件抑制10.6um激光振荡。
三、 CO2激光器的输出特性 (1) 放电特性
相应于CO2激光器的输出功率，其放电电流有一个最佳值。CO2激 光器的最佳放电电流与放电管的直径，管内总气压，以及气体混合比有 关。
第3章 二氧化碳激光器
5.2.2 二氧化碳激光器
C02激光器的主要特点是输出功率大,能量转换效率高,输出波长(10.6um) ，广泛用 于激光加工、医疗、大气通信及其他军事应用。
C02激光器以C02、N2和He的混合气体为工作物质。激光跃迁发生在C02分子的电子 基态的两个振动-转动能级之间。N2的作用是提高激光上能级的激励效率,则有助于激光下 能级的抽空。
英管壁传导散热，故其热导率低，注入功率和激光
功率受工作气体温升的限制，每米激光管的输出功 率在50～70W之间，由于工作气体在放电过程中 有分解，故其输出激光功率随运行时间延长而逐渐
下降．其优点是结构简单，维护方便，造价和运行
费均较低，在加工中若仅需数百瓦级激光功率时， 采用此种准封离型CO2激光器是适宜的．

TRUTOPS编程手册LASER程序设计手册Hanbo2009-12-27前言TRUTOPS是德国创普公司为TC机台开发的专用自动软件，其功能在自动应用方面极为强大，是自动冲孔机软件的完美化身，具有全新典型的TRUMPF标，该软件具有精确度高，排版自动化，排刀手动自动相结合及排刀不受刀位角度限制等优点。

为了使受训人员在短时间内，快速有效的掌握本软件，以及配合现场加工的要求，本版采用大幅插图的形式介绍了TRUTOPS软件的各项应用模块，其中LASER模块是本软件的重点，初学者需用心研究，力求掌握之纯熟境界。

目录一、TRUROPS软件CAD模块基本命令的应用 (1)二、DXF文档转换为GEO文档 (6)三、TRUROPS软件NEST模块基本命令的应用 (7)四、TRUROPS软件LASER模块基本命令的应用 (11)五、编程注意事项 (17)一.打开TRUTOPS如下图点击CAD图标，即可进入绘图模块，所示画面如下：1.CAD模块主要用于简单图形的绘制和修改,基本功能与CAD软件相同,这里我们只做简单的介绍,基本图标功能如下:1.1.删除图素1.2.删除选择(在这里面可以有条件的选取自已想要去除部分包括颜色,线型,和其它的几何图形)1.3.删除外轮廓1.4.删除小轮廓(在这里可以设定面积小于多少的轮廓一次性删除)1.5.删除短图素(在这里可以设定长度小于多少的图素一次性删除) 1.6.删除特征1.7.删除标注(图标变暗不可用)1.8.删除辅助线1.9.创建点1.10.两点创建一条直线1.11.创建水平线1.12.创建垂直线1.13.创建矩形1.14.用圆心和直径创建圆1.15.用圆心,起始角度,结束角度创建圆弧1.16.创建文字1.17.创建矩形形棱角缺口1.18.创建方形棱角缺口1.19.创建尖形图素缺口1.20.创建矩形图素缺口1.21.创建缺口沉切1.22.创建矩形棱面1.23创建方形棱面1.24创建棱角倒角2.此工具栏从左到右各图标功能如下2.1.退出TRUTOPS软件2.2.显示尺寸标注2.3.显示开放点2.4.显示全部点2.5.显示突出特征2.6.刷新2.7.全视图(CTRL+T)2.8.详图(局部放大)2.9.显示上次视图2.10.记忆视图2.11.调取视图2.12-2.18为各种尺寸测量3.下面为做图辅助线命令3.1.通过两点创建辅助线3.2.创建平行辅助线3.3.创建水平辅助线3.4.创建垂直辅助线3.5.过一点或借助角创建辅助线3.6.创建垂直辅助线3.7.创建辅助线使与X轴间成给定角度3.8.创建辅助线使与直线成X角3.9.创建辅助线使与2条圆弧线相切3.10.创建分度3.11.通过3个点创建辅助圆3.12.用圆心和半径创建辅助圆3.13.用直径创建辅助圆3.14.用圆心和直径创建辅助圆3.15.创建辅助同心圆3.16.在2条切线处并通过一点创建辅助圆3.17.通过2个点创建辅助圆与一直线相切3.18.创建辅助圆使其与3条直线相切3.19.用圆心创建辅助圆使其与一条直线相切4. 在打开界面的右边是工具导航栏:有创建,修改,尺寸标注,折弯,助手五部分在左侧面,但这里我们直正能用到的只有创建和修改两部分,创建部分主要是创建简单的线,圆,弧，棱角。

团结普瑞玛培训教程之三（1）上海团结普瑞玛激光设备有限公司2019年7月25日二氧化碳激光器王瑞延 徐世璞 付百泉 编写目录二氧化碳激光器 (1)第一章光学基础 (1)第二章激光 (5)第三章激光器组成 (5)第四章激光器的工作方式 (6)第五章激光束模式 (6)第六章激光器分类 (9)第七章二氧化碳激光器 (10)一快速轴流CO2激光器 (13)二横流CO2激光器 (14)三扩散冷却CO2激光器 (15)四激光谐振腔 (17)五激光束聚集 (18)第八章几种典型的激光器产品 (19)一CP4000激光器 (20)二Rofin激光器 (20)三PRC激光器 (21)第一章光学基础光波实质上是电磁波，最简单的形式就是单色线偏振在自由空间传播。

电场和磁场是按正弦规律变化的。

如图1。

图 1 电磁波单色光：只有一种颜色的光就是单色光，即单一波长，波带比较窄。

电场和磁场互相垂直，按相同的方向传播。

而非偏振光的电场和磁场相位之间是随机的，没有固定的相位关系。

光波是一种横波，它的光矢量是与传播方向垂直。

如果光波的光矢量方向始终不变，只是大小随相位改变，这样的光叫线偏振光。

如果光矢量的大小保持不变，而它的方向绕传播方向均匀的转动，其末端轨迹是个圆，这样的光叫圆偏振光。

如果光矢量的大小和方向都在有规律的变化，光矢量末端沿着一个椭圆转动，这样的光叫椭圆偏振光。

激光器发出的光通常是线偏振光或非偏振光，也可以在外部增加光学元件来产生圆偏振光。

圆偏振光在激光材料加工中非常有用，尤其是金属材料的切割。

因为S光在金属表面的反射比P光大得多，当加入一个90°的圆偏振镜，如果S光和P光的振幅相等，它们之间会产生90°的相位差或相位差等于四分之一波长，线偏振光就转变为圆偏振光。

几何光学的光线是按理想的直线传播，即折射和反射。

折射率n=c/v其中c是光在真空中的传播速度，大约3×108米/秒；v是光在介质材料中的传播速度。

输出气体
激光束
模式
输入气体
激光的发生气体
TRUMPF Group
激光发生气体有别于切割 气体
激光发生气体组成： 氮气N2
RF发生器产生的能量首先激发N2 ，使其处于跃迁状态
二氧化碳CO2 氦气He
处于跃迁状态的N2，激发CO2 ，使CO2跃迁，释放激光
混合比列
CO2：N2：He 1：4：5
吸收CO2多余能量，冷却系统 将其转为热量
尘
洁证 工 作 区 清
设
激光加工的过程
TRUMPF Group
1
2
8 A
3
7
T
B
C
4
6
5 1、透镜
2、激光束
A：空走高度
3、气流
4、拖后线
B：穿刺高度
5、熔融材料 6、切割面
7、喷嘴
8、切割方向
C：切割高度 T：板材厚度
通快激光工艺介绍
TRUMPF Group
FocusLine
核心部件通过水压调节 镜面的曲率，从而改变 激光束的发散角度，最 终调整激光焦点上下移 动
材料
切割速度 焦点位置
切割不良
激光质量
镜片
喷嘴
切割气体
切割气体
（ 按
激
火焰燃烧切割 切割气：氧气/O2
切光
割切
气 体 分 类
割 类 型
）
熔融切割 切割气：氮气/N2
其他
TRUMPF Group
切割厚度大 切割速度快 切割断面有氧化层 切割断面有后拖线
切割断面无氧化层 切割毛刺较少 切割气体耗费大 切割速度慢 部分规格材料穿刺时 需要氧气参与
机床结构

由于激光的光子具有相同的频率，因 此激光的波长范围非常窄，具有极高 的单色性。
光的放大
通过反射镜和增益介质（如气体、固 体或液体）的相互作用，光子在增益 介质中得到放大，形成强大的激光束 。
激光器的分类
按工作物质分类
固体激光器、气体激光器、液 体激光器和半导体激光器等。
按输出功率分类
低功率、中功率、高功率和超 高功率激光器。
04
德国通快轴快流CO2激光器的维护与保 养
激光器的日常维护
保持激光器工作区域清洁
定期清理激光器表面灰尘和杂物，确保工作区域无尘、无污染。
检查冷却系统
确保激光器的冷却系统工作正常，冷却水温度、流量等参数正常。
检查电源和电缆
确保激光器的电源稳定，电缆连接良好，无松动或破损。
激光器的定期保养
清洁光学镜片和反射镜
01
定期使用专用清洁剂清洁光学镜片和反射镜，保持光路畅通无
阻。
检查激光管老化情况
02
定期检查激光管的老化程度，如有需要，及时更换老化激光管
。
校准激光器参数
03
定期校准激光器的各项参数，确保激光器的性能稳定。
常见故障及排除方法
01
02
03
激光功率下降
检查激光器的工作电流、 冷却系统、电源等，找出 功率下降的原因并排除故 障。
打标工艺
总结词
高对比度、永久性标记
详细描述
利用轴快流CO2激光器进行打标，可在各种材料表面形成高对比度、永久性的标记，广泛应用于产品追溯、品牌 标识等领域。
其他应用领域
总结词
表面处理、微加工、增材制造
详细描述
轴快流CO2激光器在表面处理、微加工和增材制造等领域也有广泛应用。其精细的光束直径和高能量 密度使得这些复杂工艺得以实现。

激光器介绍二氧化碳(CO2)其波长为二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器，微米附近的中红外波段。

其通过连续波、脉冲和高能量超脉冲10.6组织吸收激光能量后主技术以不同的能量和时间照射人体皮肤组织，凝固或适当变性，碳化、可使皮肤组织切割、汽化、要发生光热反应，达到祛除病变，同时止血或结痂，改变皮肤肌理，达到治疗或理疗的目的。

激光器原理(二氧化碳CO2)分子为线性对称分子，两个氧原子分别在碳原子的两侧，所表示?CO要绕其平衡位置分子里的各原子始终运动着，的是原子的平衡位置。

有三种不同的振动方式：①二?不停地振动。

根据分子振动理论，CO即两个氧在振动中同时达到振向相反方向振动，个氧原子沿分子轴，因而其振动而此时分子中的碳原子静止不动，动的最大值和平衡值，且振动②两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动，被叫做对称振动。

由于三个原而碳原子则向相反的方向垂直于分子方向相同，轴振动。

子的振动是同步的，又称为变形振动。

③三个原子沿对称轴振动，其在这三又叫反对称振动能。

中碳原子的振动方向与两个氧原子相反，别的能级。

种不同的振动方式中，确定了有不同组作用激光治疗(二氧化碳CO2)仪器专业文档供参考，如有帮助请下载。

．）按输出方式分（1）连续输出；1 ；2）脉冲输出——调制频率高达1MHz 。

与声光调Q3）Q开关输出——电光调Q）按谐振腔的工作分（2 3mm；1）波导腔——孔径D=1～6mmD=4～2）自由空间腔——孔径。

3）按激励极性分（）单相；1 ）反相。

2）按腔体结构分（4）单腔；1 ）多腔；2 折。

型——4折；折；V型——2Z 型——3X）折叠腔：（a b）列阵腔：短肩列阵；交错列阵。

（腔。

腔；三角组联—）积木式：并联—（c23专业文档供参考，如有帮助请下载。

．）大面积放电3 ）同心环型。

）平板型，（b（a）按均恒电感分布方式分（5）准电感谐振技术—用于低电容激光头；1 分布电感谐振技术—用于高电容激光2）平行头。

第七章轴快流co2激光器轴快流激光器光学谐振腔结构图第七章轴快流co2激光器输出窗口及尾镜结构图2输出窗口和尾镜第七章轴快流co2激光器2013911激光器件原理与设计30724输出特性轴快流co激光器中电光转换效率最高的一种激光器
第七章
轴快流CO2激光器
引言+感想
高功率轴快流CO2激光是切割、焊接的主力光源。真正实现高功率、 高光束质量、高效率。历史上，美国PRC的轴快流一统天下，占领 中国市场。德国ROFIN合资公司南京东方挤走美国，风光一时。近 年来，武汉科威晶，引领中国，亚洲最大。 激光哲学思考：轴快流是实现CO2激光器从低功率走向高功率、高 光束质量的唯一出路。 7.1 7.2 7.3 高功率流动CO2激光器共性技术 轴快流CO2激光器原理结构 主要轴快流CO2激光器展示
第七章
轴快流CO2激光器
（1）快速对流冷却：采用风机和热交换器冷却工作气体， 快速替代加热过工作气体，输出功率取决于气体质量流 量，质量流量为1g/s时，能获得120~150W激光功率。 （2）扩散传导冷却：热量→管壁→冷却水，单位长度输 出功率50~80W/m（两米以上管），一千瓦激光器需 15m长激光管，体积大，稳定性差，长度放大；新型板 条激光器，面积放大。
第七章
轴快流CO2激光器
（4）射频放电电极
第七章
轴快流CO2激光器
射频放电特点

电极位于放电管外，是电容耦合的横向放电(放电方向垂直于光束方
向)；

电极形状要求严格，以提高放电的对称性； 起辉电压低； 放电均匀稳定，无可见的放电辉光抖动； 易于调制，调制脉冲频率可达100kHz； 电源复杂，易产生辐射污染，电源及放电管须进行屏蔽。
1
7.1 高功率CO2激光器共性技术

通快激光编程手册中文教材TRUTOPS编程手册LASER程序设计手册Hanbo2009-12-27前言TRUTOPS是德国创普公司为TC机台开发的专用自动软件，其功能在自动应用方面极为强大，是自动冲孔机软件的完美化身，具有全新典型的TRUMPF标，该软件具有精确度高，排版自动化，排刀手动自动相结合及排刀不受刀位角度限制等优点。

为了使受训人员在短时间内，快速有效的掌握本软件，以及配合现场加工的要求，本版采用大幅插图的形式介绍了TRUTOPS软件的各项应用模块，其中LASER模块是本软件的重点，初学者需用心研究，力求掌握之纯熟境界。

目录一、TRUROPS软件CAD模块基本命令的应用 (1)二、DXF文档转换为GEO文档 (6)三、TRUROPS软件NEST模块基本命令的应用 (7)四、TRUROPS软件LASER模块基本命令的应用 (11)五、编程注意事项 (17)一.打开TRUTOPS如下图点击CAD图标，即可进入绘图模块，所示画面如下：1.CAD模块主要用于简单图形的绘制和修改,基本功能与CAD软件相同,这里我们只做简单的介绍,基本图标功能如下:1.1.删除图素1.2.删除选择(在这里面可以有条件的选取自已想要去除部分包括颜色,线型,和其它的几何图形)1.3.删除外轮廓1.4.删除小轮廓(在这里可以设定面积小于多少的轮廓一次性删除)1.5.删除短图素(在这里可以设定长度小于多少的图素一次性删除) 1.6.删除特征1.7.删除标注(图标变暗不可用)1.8.删除辅助线1.9.创建点1.10.两点创建一条直线1.11.创建水平线1.12.创建垂直线1.13.创建矩形1.14.用圆心和直径创建圆1.15.用圆心,起始角度,结束角度创建圆弧1.16.创建文字1.17.创建矩形形棱角缺口1.18.创建方形棱角缺口1.19.创建尖形图素缺口1.20.创建矩形图素缺口1.21.创建缺口沉切1.22.创建矩形棱面1.23创建方形棱面1.24创建棱角倒角2.此工具栏从左到右各图标功能如下2.1.退出TRUTOPS软件2.2.显示尺寸标注2.3.显示开放点2.4.显示全部点2.5.显示突出特征2.6.刷新2.7.全视图(CTRL+T)2.8.详图(局部放大)2.9.显示上次视图2.10.记忆视图2.11.调取视图2.12-2.18为各种尺寸测量3.下面为做图辅助线命令3.1.通过两点创建辅助线3.2.创建平行辅助线3.3.创建水平辅助线3.4.创建垂直辅助线3.5.过一点或借助角创建辅助线3.6.创建垂直辅助线3.7.创建辅助线使与X轴间成给定角度3.8.创建辅助线使与直线成X角3.9.创建辅助线使与2条圆弧线相切3.10.创建分度3.11.通过3个点创建辅助圆3.12.用圆心和半径创建辅助圆3.13.用直径创建辅助圆3.14.用圆心和直径创建辅助圆3.15.创建辅助同心圆3.16.在2条切线处并通过一点创建辅助圆3.17.通过2个点创建辅助圆与一直线相切3.18.创建辅助圆使其与3条直线相切3.19.用圆心创建辅助圆使其与一条直线相切4. 在打开界面的右边是工具导航栏:有创建,修改,尺寸标注,折弯,助手五部分在左侧面,但这里我们直正能用到的只有创建和修改两部分,创建部分主要是创建简单的线,圆,弧，棱角。

二氧化碳 ( CO2)激光器介绍二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器，其波长为10.6 微米附近的中红外波段。

其通过连续波、脉冲和高能量超脉冲技术以不同的能量和时间照射人体皮肤组织，组织吸收激光能量后主要发生光热反应，可使皮肤组织切割、汽化、碳化、凝固或适当变性，达到祛除病变，同时止血或结痂，改变皮肤肌理，达到治疗或理疗的目的。

二氧化碳 ( CO2)激光器原理CO?分子为线性对称分子，两个氧原子分别在碳原子的两侧，所表示的是原子的平衡位置。

分子里的各原子始终运动着，要绕其平衡位置不停地振动。

根据分子振动理论，CO?有三种不同的振动方式：①二个氧原子沿分子轴，向相反方向振动，即两个氧在振动中同时达到振动的最大值和平衡值，而此时分子中的碳原子静止不动，因而其振动被叫做对称振动。

②两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动，且振动方向相同，而碳原子则向相反的方向垂直于分子轴振动。

由于三个原子的振动是同步的，又称为变形振动。

③三个原子沿对称轴振动，其中碳原子的振动方向与两个氧原子相反，又叫反对称振动能。

在这三种不同的振动方式中，确定了有不同组别的能级。

二氧化碳 ( CO2)激光治疗仪器作用（1）按输出方式分1）连续输出；2）脉冲输出——调制频率高达1MHz；3）Q开关输出——电光调Q与声光调 Q。

（2）按谐振腔的工作分1）波导腔——孔径D=1～3mm；2）自由空间腔——孔径D=4～ 6mm。

（3）按激励极性分1）单相；2）反相。

（4）按腔体结构分1）单腔；2）多腔；（a）折叠腔： V 型—— 2 折； Z 型—— 3 折； X 型—— 4 折。

（b）列阵腔：短肩列阵；交错列阵。

（c）积木式：并联— 2 腔；三角组联— 3 腔。

3）大面积放电（a）平板型，（ b）同心环型。

（5）按均恒电感分布方式分1）准电感谐振技术—用于低电容激光头；2）平行分布电感谐振技术—用于高电容激光头。

（6）按谐振腔材料分1）陶瓷—金属混合型；2）全陶瓷型； 3）全金属型。

1 激光谐振腔 2 谐振腔镜片 3 放电电极 4 涡轮风机 5 真空泵 6 电磁阀 7 风机出气口换热器 8 风机进气口换热器
轴快流激光仍将是工业加工中的主流激光器
设计：李波
• 薄板+ 3D切割： 光纤激光器占优
• 厚板+非金属/金属+切割+ 价格：
CO2激光器具有明显优势
来自德国“Fraunhofer研究所”研究结果
32
阻抗匹配布置
设计：李波
为每台电源配置一个阻抗匹配器
阻抗匹配布置
设计：李波
1、左匹配器 2、右匹配器 AS：窗口
反射功率变化曲线
设计：李波
匹配网络对反射功率的影响
设计：李波
a、正常的匹配曲线 b、增长串联线圈 c、减小串联线圈
放电建立时间
设计：李波
匹配失调的原因
1、工作气压 2、气体比例变化 3、气体纯度 4、气体温度(冷却系统故障) 5、射频功率幅值 6、射频连接 7、射频电缆或电极物理位置 8、参数MD48错误 9、反射功率计故障
设计：李波
1、扩散器 2、叶轮
风机结构
设计：李波
1、叶轮 2、上保护轴承 3、转子（永磁） 4、定子 5、下保护轴承 6、驱动轴 7、磁板
定子
设计：李波
1、水冷 2、开口 3、线圈 4、电机电缆 5、电机温度电缆
设计：李波
1、正弦波滤波器 2、变频器 3、混合滤波器 4、操作面板KP100
风机控制原理
Trumpf最新10kW激光器
设计：李波
激光切割的市场需求
设计：李波
德国Trumpf推出了功率高达12kW的CO2激光复合加工机和功率高达 15kW的三维CO2激光切割机，表明了激光加工装备的高功率发展趋势！

型和气动型）CO2激 光器要低。
第六页，共114页。
纵向电激励水冷内腔式封离型
CO2激光器的典型结构
第七页，共114页。
折叠式CO2激光器（水冷套未画出） 横向循环流动CO2激光器
第八页，共114页。
纵向流动CO2激光器
三 、输出特性
1、能量转换效率高 ： 20～25% (氦氖激光器的能量转换效 率仅为千分之几) ；
3、一般连续输出几瓦到十几瓦，甚至上百瓦。
4、输出波长易 被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物止血效果 最好。 在临床上主要用于外科手术，用它作“光刀” ，尤其 是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用光纤导人内 镜进行止血等非手术治疗。目前它广泛用于眼科凝固、皮肤 科、内科等综合治疗领域。
第十六页，共114页。
常用气体激光器讲解演 示文稿
第一页，共114页。
常用气体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ光器讲解
第二页，共114页。
2、工作物质
1.CO2气体是工作物质，辅助气体有N2、He、Xe和H2等； 2.N2在气体中起能量转移作用。N2分子受电子碰撞的概率很大， 放电中使大量N2处于亚稳态。通过近共振碰撞把内能转移给CO2
分子，实现粒子数反分布 ；
当T1态上积累了足够的分子后，
T1→T2的吸收将很快使激光器的增益
下降，以致激光淬灭。通常采用的方 法是在染料中加入三重态淬灭剂， 缩短Tl的寿命。
第三十三页，共114页。
第三十四页，共114页。
直管闪光灯泵浦的染料激光器示意图
一般由激光工作物质、激励光源、聚光系统和谐振腔 及波长选择装置组成
第三十五页，共114页。
随眼球运动自动将激光调整到切削点， 极大的加强了手术的安全性和精确性。