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大功率射频激励扩散冷却板条CO2激光器是当前中厚板激光切割焊接的主力光源,其电极板兼具射频放电、扩散冷却、光学波导等三方面功能,电极超精密加工以及表面膜层特性是制约激光器的核心关键技术。本文分析了电极表面Al2O3镀膜层的热传导、光波导损耗及反常色散效应、进行了膜层结构设计；采用热丝化学气象沉积(HFCVD)和磁控溅射镀膜技术,深入研究了铜电极表面沉积Al2O3波导介质膜的物理化学机理、工艺参数、膜层微观结构、表面损耗、光学特性等；激光器放电实验测试了成品铜电极表面Al2O3波导介质膜实际工作性能。主要研究内容如下：根据射频板条CO2激光器平板波导本征模式,结合非稳-波导混合腔结构,计算了铜表面和Al2O3介质膜对CO2激光波导传输模式损耗系数γIE、γTM,其中铜表面γTE=1.74e-06和γTM=9.45e-05；Al2O3膜表面γTE=1.68e-06和γTM=2.95e-06。深入研究了Al2O3介质膜的CO2激光波导传输反常色散效应及耐高温、抗氧化、抗激光溅射特性。结果表明,Al2O3介质膜对CO2激光是一个理想的光波导陶瓷薄膜,是板条电极膜层的最佳选择。分析计算了电极表面Al2O3膜层热传导特性,根据2kW射频板条C02激光器电极内置式水道扩散冷却机理,推导四层介质热传导过程,结果显示：Al2O3镀膜层厚度为5微米时,激光器工作状态镀膜电极表面最高温度300.4℃,铜电极表面最高温度299℃,镀膜层温差不到2℃,从理论上证实电极表面Al2O3膜层不影响扩散冷却效果：设计了一种铜基体上镀Al2O3的梯度膜层结构,有效的解决了膜层的结合强度、电极的散热、膜层自修复等问题。实验研究了铜表面高温化学气相沉积Al2O3膜层工艺及光学特性。以AlCl3、H2、CO2为反应物、H2S为催化剂,800℃下在铜表面制备Al2O3膜。物相分析结果表明膜层由(α-Al2O3和γ-Al203混合晶相组成。光谱仪测试结果表明,入射角10°～80°时,膜层对10.6μ.m入射光的反射率平均85%；验证了Al2O3对CO2光波的反常色散效应。但是高温镀膜工艺容易造成电极焊点脱落及热变形,不适合板条电极镀膜。重点深入研究了铜表面低温磁控溅射制备Al2O3波导介质膜。以纯Al为靶材、工作气体氩气(Ar)、反应气体为O2,制备Al2O3膜。宏观形貌分析表明氧氩比是膜层颜色关键影响因素,氧氩比在1：10-1：4范围变化时,镀膜层的颜色变化依次为黑色—深灰—亮灰白—透明；微观分析表明镀膜层主要成分为Al和O；原子数A1：O,远大于2：3,膜层结构为Al+Al2O3,满足电极镀膜层结构设计；测试了不同角度下的反射率,在掠入射角为10°～80°时,Al2O3膜层对波长为10.6微米的CO2光波的最高反射率为85%°研究了不同状态镀膜层在2kW射频板条C02激光器放电稳定性及光波导效果,检测了放电时间对电极表面特性的影响。长时间放电测试表明,镀膜电极激光器的电光转换效率由10.4%上升到11.2%。裸铜电极激光器的电光转换效率则由6.5%下降到4.4%。镀膜电极波导损耗由1.51dB/m降到1.12dB/m；裸铜电极波导损耗由1.69dB/m升到3.52dB/m°分析表明,放电过程有助于镀膜层内Al氧化生成Al2O3实现膜层自我修复与增强且不影响放电稳定性。