流动式CO2激光器

CO2激光器中，主要的工作物质由CO₂，氮气，氦气三种气体组成。其中CO₂是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛豫过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在CO₂激光器中起能量传递作用，为CO₂激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。 CO₂分子激光跃迁能级图 CO₂激光器的激发条件:放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和CO₂分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，CO₂分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。

CO2激光器具有体积大、结构复杂、维护困难，金属对10.6μm波长的激光不能够很好的吸收，不能采用光纤传输激光以及焊接时光致等离子体严重等缺点。

CO2激光器发展状况

从上表可以看出，早期的CO2激光器取向激光功率提高的方向发展，但当激光功率达到一定要求后，激光器的光束质量受到重视，激光器的发展随之转移到提高光束质量上。接近衍射极限的扩散冷却板条式CO2激光器具有较好的光束质量，一经推出就得到了广泛的应用，尤其是在激光切割领域，受到众多企业的青睐。

是激光机中最关键的部件。常用硬质玻璃制成，一般采用层套筒式结构。最里面一层是放电管，第2层为水冷套管，最外一层为储气管。二氧化碳激光器放电管直径比He-Ne激光管粗。放电管的粗细一般来说对输出功率没有影响，主要考虑到光斑大小所引起的衍射效应，应根据管长而定。管长的粗一点，管短的细一点。放电管长度与输出功率成正比。在一定的长度范围内，每米放电管长度输出的功率随总长度而增加。加水冷套的目的是冷却工作气体，使输出功率稳定。放电管在两端都与储气管连接，即储气管的一端有一小孔与放电管相通，另一端经过螺旋形回气管与放电管相通，这样就可使气体在放电管中与储气管中循环流动，放电管中的气体随时交换。

CO2激光器的谐振腔常用平凹腔，反射镜用K8光学玻璃或光学石英，经加工成大曲率半径的凹面镜，镜面上镀有高反射率的金属膜--镀金膜，在波长10.6μm处的反射率达98.8%，且化学性质稳定。二氧化碳发出的光为红外光。所以反射镜需要应用透红外光的材料，因为普通光学玻璃对红外光不透。就要求在全反射镜的中心开一小孔。再密封上一块能透过10.6μm激光的红外材料，以封闭气体。这就使谐振腔内激光的一部分从这一小孔输出腔外，形成一束激光。

封闭式CO2激光器的放电电流较小，采用冷电极，阴极用钼片或镍片做成圆筒状。30~40mA的工作电流，阴极圆筒的面积500cm2，不致镜片污染，在阴极与镜片之间加一光栏。 泵浦采用连续直流电源激发。激励CO2激光器直流电源原理，直流电压为把市内的交流电压，用变压器提升，经高压整流及高压滤波获得高压电加在激光管上。