水导激光技术中水-光耦合传能规律研究

摘要

水-光耦合传输效率是实现水导激光可加工性的前提与效率保证。为了研究水导激光中水-光耦合传能规律,得到较高的水束中激光功率传输效率和均匀的激光功率密度分布,采用光线追迹原理及物理光学传播方法,仿真分析了1064nm激光束聚焦后的光束特性及水-光耦合后水束中激光光斑分布形态,并对不同水束长度下激光功率传输效率,以及不同功率、压力和水束长度下激光功率密度分布情况进行了系统的实验检测分析。结果表明,随着水束长度的减小,1064nm激光在水束中功率传输效率越高,在水束长度为20mm时,激光功率传输效率可达63.6%;激光功率的变化对水束中激光功率密度分布影响最大;当激光功率不变时,在水束稳定长度范围内水压的增大有利于水束中激光功率密度均匀化分布,而耦合水束长度的减小可以提高激光传输效率。研究结果为提高水导激光中能量利用率有一定的指导意义。