高壓脈沖電源設計創新滿足氦氖激光器發展需求

近年來,隨著氦氖激光器在工業制造領域的廣泛應用,對激光器的小型化、高穩定性、高可靠性等方面的需求日益增加。而高壓脈沖電源作為氦氖激光器的關鍵部件,其性能直接影響著激光器的輸出功率、脈沖重復頻率、脈沖穩定性等指標。因此,高壓脈沖電源的設計創新,成為當前滿足氦氖激光器發展需求的重要課題。

一直以來,傳統的高壓脈沖電源多采用 bricks 模塊疊加的設計方案。這種方案可靠性較高,但存在體積大、效率低的缺點。近年來,一些公司開始嘗試采用緊湊小型化的電路拓撲,實現電源的小型化和提高轉換效率。這主要包括多級拓撲、諧振型拓撲、固態開關元件等創新技術的應用。這些新型拓撲大幅度減小了電源的體積,使其易于與激光腔體一體化;并且轉換效率可達80%以上,有效減少系統的熱負荷。

此外,數字化控制技術的應用也成為電源設計的新方向。數字化控制可實現對電源各種參數的精準調節,從而優化激光輸出性能。一些公司采用DSP或FPGA等數字模塊,實現對脈沖寬度、脈沖間隔時間等參數的編程控制,對脈沖形狀進行“定制化”輸出。這不僅大大簡化了控制系統的復雜性,還使激光器的調節更加靈活。

新型固態開關器件例如SiC、GaN等,也為高壓脈沖電源的小型化提供了可能。這些器件具有更高的絕緣電壓、更低的導通損耗,能夠在更高頻率下穩定工作。利用這些器件設計的脈沖電源單元體積更小,轉換效率更高,能夠滿足百萬赫茲量級重復頻率的氦氖激光器需求。

隨著高壓脈沖電源拓撲和控制技術的不斷進步,預計未來的氦氖激光器將向更高平均功率、更高脈沖重復頻率的方向發展。產業界需要加快關鍵技術的研發和應用,以適應氦氖激光加工領域的蓬勃發展。高科技雜志將持續關注該領域的最新進展,以期為讀者呈現高壓電源與激光技術深度結合的產業動態。