技术论文概述
理解脉冲宽度调制(PWM)CO₂激光器的运行原理
决定能否观察到脉冲的是腔体上升/下降时间,而非PWM输入。
驱动二氧化碳激光器的PWM信号是一个简单的方波:0V为低电平,5V为高电平,由频率和占空比决定。 从激光腔中输出的光信号却并非如此简单。腔体上升时间(约50-100微秒)、射频架构的限制,以及连续波(CW)与脉冲模式的设计选择,共同将该方波重塑为输出信号——该输出可能呈现脉冲形态,也可能不呈现;其波形可能与占空比呈线性关系,也可能不呈线性关系。
这篇由 Novanta 作者贾斯汀·康罗伊(Justin Conroy)和马尔特·海默里希(Malte Hemmerich)撰写的技术论文,详细阐述了射频驱动的二氧化碳激光器中 PWM 信号到光学输出的行为——以 Synrad Firestar ti100(连续波:>100W,最大 160 kHz, 占空比0-100%)以及Synrad Pulstar p100(脉冲:峰值400W,最大占空比35%)——在九种占空比×频率组合下,详细展示了输出信号何时呈现脉冲特征、何时平滑过渡为连续波,以及背后的原因。
主要结论包括:
- 为何 PWM 输入信号比实际激光器光学输出更简单——以及在转换过程中丢失了什么
- 激光器的上升/下降时间(约50-100微秒)如何与PWM频率相互作用,从而决定输出呈现脉冲、锯齿波还是平滑连续波(CW)
- 何时应指定连续波(CW):矢量打标、亚克力和标签的精密切割、热处理
- 脉冲模式能实现而连续波无法实现的功能:钻孔和金属穿孔时的峰值功率可达2-4倍,以及在敏感材料上减少热影响区
- 一份实用的9档设置矩阵(3种频率×3种占空比),记录了两种激光器的实际光输出
下载完整的技术论文,查看并排显示的示波器式输出曲线(ti100和p100在九种占空比和频率组合下的数据), “轻触信号”的解释,以及“连续波与脉冲激光应用对照表”——您可利用该对照表在生产线投产前,为您的工艺指定合适的 CO₂ 激光器架构。