要点163 掌握常见激光器的类型和特点
1.横流CO2激光器
与纵流CO2激光器不同，在横（向）流（动）CO2激光器的谐振器内，激光气体的流动方向是与激光光束的方向相互垂直（见图6-50）。
横流CO2激光器优点是谐振器的体积与纵流CO2激光器相比，显得较为紧凑。
缺点是：由于光路中的折光镜较多，会造成激光光束输出模式的不稳定。
因此在焊接CO2激光器实际应用中，有被纵流CO2激光器取代的趋势。
2.直流（DC）板极（SLAB）CO2激光器
直流（DC）板极（SLAB）CO2激光器（图6-51、图6-52）是近年来国外开发的新型大功率输出CO2气体激光器。
其主要技术性能指标：
最大功率：5000W；
光束质量：K factor=0.8；
光斑模式：TEM00（图6-53）。
图6-50 横向流动CO2激光器结构示意图
图6-51 直流板极CO2激光器的结构示意图
图6-52 商品（ROPIN公司）板极CO2激光器
结构特点：
1）无罩式铜光谐振腔（Uncoate dcopper resonator optics）。
2）无气体外循环系统（No external lasinggas unit）。
3）使用电磁窗口的光学传输（The only transmissive optics are the magnet window）。
4）无外望远镜光学系统（Potential for eliminating the external telescope）。
有人预言，直流（DC）板极（SLAB）CO2激光器将成为今后大功率输出CO2气体激光器的主流。
3.YAG激光器
YAG激光器是以钇铝石榴石（Y3Al2O12）为激光物质的固体激光器的一种。它具有许多不同于CO2激光器的良好性能。
图6-53 直流板极CO2激光器的光斑模式
1）它输出的波长为1.06μm，恰好比CO2激光器的波长10.06μm小一个数量级，因而使其与金属的耦合效率高、加工性能良好（一台800W YAG激光器的有效功率相当于3kW CO2激光功率）。
2）YAG激光器能与光纤耦合，借助时间分割和功率分割多路系统能方便地将一束激光传输给多个工位或远距离工位，便于激光加工实现柔性化、更容易实现激光加工机器人系统，这就有在汽车工业中推广的优势。
3）YAG激光器能以脉冲和连续两种方式工作，其脉冲输出可通过调Q和锁模技术获得短脉冲及超短脉冲，从而使其加工范围比CO2激光更大。
4）YAG激光器结构紧凑、重量轻、使用简便可靠、维修要求较低，故其应用前景看好。
YAG激光器的主要缺点是：
1）其转换效率较低，仅为1%～3%，这比CO2激光器的效率约低一个数量级。
2）YAG激光棒在工作过程中存在内部温度梯度，因而会引起热应力和热透镜效应，限制了YAG激光器平均功率和光束质量的进一步提高。
3）YAG激光器每瓦输出功率的成本费比CO2激光束。
图6-54 一种商品Nd3+∶YAG激光器
4.Nd3+∶YAG激光器
Ndi3+∶YAG激光器是在钇铝石榴石（Y3Al2O12）基体中，掺入氧化钕（Nd2O3）而制成的。它是唯一的能得到连续、高功率输出的固体激光器；Nd3+∶YAG激光器可用氪灯泵，现代的功率输出水平已达3kW以上；近年来，又开发出以发光二极管为激光泵的Nd3+∶YAG激光器，使功率输出水平进一步提升。图6-54示出发光二极管为激光泵的商品化系列Nd3+∶YAG激光器的外型。
从表6-2看出：其最大输出功率已达到4.5kW；但这时的电功率输入是81kV·A，表明电光转换效率只有6%左右，这是Nd3+∶YAG激光器的主要缺点。
由于Nd3+∶YAG激光器的输出波长也是1.06μm，因此也有可用光纤传导的优点。
表6-2 Nd3+：YAG激光器性能表
