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高功率轴快流CO2激光器气体放电的稳定性和效率是制约轴快流CO2激光器向更高功率发展的关键问题。为了在高功率轴快流CO2激光器中获得高效稳定的气体放电,论文对气体放电的特性及其相关问题进行了理论和实验研究。论文的主要内容包括：(1)对辉光放电的特征进行了分析,指出了影响辉光放电稳定性的几大因素,并分析了在高功率轴快流CO2激光器中消除辉光放电不稳定性的措施。对激光器的电光转换效率的影响因素进行了分析。(2)设计了用于直流激励的高压开关电源,制作了电源样机并进行了实验。实验表明,电源可以工作在连续、脉冲、超脉冲三种模式下,电源效率>85%,并且不需要串接限流电阻,提高了激光器整机的效率。直流放电电光转换效率达到24%。对三种直流放电管的流场特征进行了分析,并在4000W的轴快流CO2激光器上对三种放电管进行了实验研究。实验结果表明,理论模拟中流场均匀的放电管在SIMMER放电、脉冲放电、高功率放电中均优于流场不均匀的放电管,在气体速度保证放电区域的温升不足以影响激光器效率的情况下,这时提高气体流场的均匀性的效果要优于提高气体流速。(3)建立了射频放电的理论模型,并通过数值方法计算了放电区内电子密度和电场强度的空间分布。研究了射频放电的击穿特性和负载阻抗特性。分析了射频功率传输理论,并根据理论计算所得到的负载阻抗,采用SMITH圆图法设计了射频放电的匹配网络。(4)介绍了10kW射频激励轴快流CO2激光器的整体设计,进行了阻抗匹配的实验研究,通过实验确定了匹配网络的最佳参数,在单台电源注入功率36kW的情况下,反射功率<0.6kW。采用两台电源并联激励,在注入功率45kW的情况下,得到了稳定的辉光放电,激光功率达到10kW,最高电光转换效率达到23.5%。(5)对激光器及功率的稳定性进行了研究,设计了信号处理的滤波隔离电路,并对气体放电的监测和保护系统进行了研究,采用电流反馈时功率波动<±1.5%。同时研究了基于尾镜取样的功率监测和反馈稳定系统,采用低损伤阈值和高响应速度的探测器,并用积分球对尾镜透射光进行衰减和均匀化处理,采用模糊PID控制对功率进行反馈。该系统功率检测线性好,反馈控制功率波动<±0.5%。