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CO2 激光器是由CO2氣體、氮?dú)?、氫氣等氣體組成，以10.6nm的激光波長為激光束產(chǎn)生20千瓦以上的功率，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性的工作，經(jīng)常被用在激光打標(biāo)機(jī)、激光切割機(jī)上，應(yīng)用頗具廣泛。但是，仍有許多人對(duì)它還是比較陌生。那么，今天就由賢集網(wǎng)小編為大家詳細(xì)介紹CO2激光器的原理、結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)。

CO2激光器的原理

與其它分子激光器相同，CO2激光器工作原理其受激起射進(jìn)程也較凌亂。分子有三種不相同的運(yùn)動(dòng)，即分子里電子的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)抉擇了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動(dòng)，即分子里原子盤繞其平衡位置不停地作周期性振動(dòng)——并抉擇于分子的振動(dòng)能態(tài)；三是分子翻滾，即分子為一全體在空間接連地旋轉(zhuǎn)，分子的這種運(yùn)動(dòng)抉擇了分子的翻滾能態(tài)。分子運(yùn)動(dòng)極端凌亂，因此能級(jí)也很凌亂。

CO2分子為線性對(duì)稱分子，兩個(gè)氧原子分別在碳原子的兩頭，所表明的是原子的平衡位置。分子里的各原子一向運(yùn)動(dòng)著，要繞其平衡位置不停地振動(dòng)。依據(jù)分子振動(dòng)理論，CO2有三種不相同的振動(dòng)辦法：①二個(gè)氧原子沿分子軸，向相反方向振動(dòng)，即兩個(gè)氧在振動(dòng)中一起抵達(dá)振動(dòng)的最大值和平衡值，而此刻分子中的碳原子靜止不動(dòng)，因此其振動(dòng)被叫做對(duì)稱振動(dòng)。②兩個(gè)氧原子在垂直于分子軸的方向振動(dòng)，且振動(dòng)方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直于分子軸振動(dòng)。因?yàn)槿齻€(gè)原子的振動(dòng)是同步的，又稱為變形振動(dòng)。③三個(gè)原子沿對(duì)稱軸振動(dòng)，其間碳原子的振動(dòng)方向與兩個(gè)氧原子相反，又叫反對(duì)稱振動(dòng)能。在這三種不相同的振動(dòng)辦法中，判定了有不相同組別的能級(jí)。

CO2激光的激起進(jìn)程：CO2 激光器的工作物質(zhì)是CO2、He、N2、Xe的混合氣體，激光由CO2分子發(fā)射，其它氣體協(xié)助改善激光器的工作條件，提高激光器輸出功率水平和使用壽命，輸出波長：λ=10.6μm，CO2激光器是輸出功率最高的氣體激光器，有連續(xù)輸出50kW；脈沖輸出10^12W的激光器。

CO2激光器的結(jié)構(gòu)

1、激光管

通常由三部分有些構(gòu)成： 放電空間（放電管）、水冷套（管）、儲(chǔ)氣管。放電管通常由硬質(zhì)玻璃制成二氧化碳激光，通常選用層套筒式構(gòu)造。它可以影響激光的輸出以及激光輸出的功率，放電管長度與輸出功率成正比。

在必定的長度范圍內(nèi)，每米放電管長度輸出的功率隨總長度而添加。通常而言，放電管的粗細(xì)對(duì)對(duì)輸出功率沒有影響。

水冷套管的和放電管相同，都是由硬質(zhì)玻璃制成。它的效果是冷卻作業(yè)氣體二氧化碳激光，使得輸出功率安穩(wěn)。

儲(chǔ)氣管與放電管的兩端相連接，即儲(chǔ)氣管的一端有一小孔與放電管相通，另一端通過螺旋形回氣管與放電管相通。它的效果是可以使氣體在放電管中與中循環(huán)活動(dòng)，放電管中的氣體隨時(shí)交流。

2、光學(xué)諧振腔

光學(xué)諧振腔由全反射鏡和有些反射鏡構(gòu)成，是 CO2激光器的主要構(gòu)成。光學(xué)諧振腔通常有三個(gè)效果：操控光束的傳達(dá)方向，進(jìn)步單色性；選定形式；增加激活介質(zhì)的作業(yè)長度。

最簡單常用的激光器的光學(xué)諧振腔是由相向放置的兩平面鏡（或球面鏡）構(gòu)成。CO2激光器的諧振腔常用平凹腔，反射鏡選用由K8 光學(xué)玻璃或光學(xué)石英加工成大曲率半徑的凹面鏡，在鏡面上鍍有高反射率的金屬膜——鍍金膜，使得波長為10.6μm的光反射率達(dá) 98.8％，且化學(xué)性質(zhì)安穩(wěn)。

3、電源及泵浦

泵浦源可以供給能量使作業(yè)物質(zhì)中上下能級(jí)間的粒子數(shù)翻轉(zhuǎn)。關(guān)閉式 CO2 激光器的放電電流較小，選用冷電極，陰極用鉬片或鎳片做成圓筒狀。30～40mA 的作業(yè)電流，陰極圓筒的面積 500cm2，不致鏡片污染，在陰極與鏡片之間加一光欄。

CO2激光器的優(yōu)點(diǎn)

1、它有比較大的功率和比較高的能量轉(zhuǎn)換效率。

一般的閉管二氧化碳激光器可有幾十瓦的連續(xù)輸出功率，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他的氣體激光器，橫向流動(dòng)式的電激勵(lì)二氧化碳激光器則可有幾十萬瓦的連續(xù)輸出。此外橫向大氣壓二氧化碳激光器，從脈沖輸出的能量和功率上也都達(dá)到了較高水平，可與固體激光器媲美。二氧化碳激光器的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30～40%，這也超過了一般的氣體激光器。

2、利用CO2分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷的，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出。近年來發(fā)現(xiàn)的高氣壓二氧化碳激光器，甚至可做到從9～10微米間連續(xù)可調(diào)諧的輸出。

3、它的輸出波段正好是大氣窗口，即大氣對(duì)這個(gè)波長的透過率較高。并具有輸出光束的光學(xué)質(zhì)量高，相干性好，線寬窄，工作穩(wěn)定。

4、具有較好的方向性、單色性和較好的頻率穩(wěn)定性。而氣體的密度小二氧化硫檢測(cè)儀，不易得到高的激起粒子濃度，因而，CO2氣體激光器輸出的能量密度通常比固體激光器小。

CO2激光器的缺點(diǎn)

CO2激光器的變換功率是很高的，但最高也不會(huì)超越 40％，這就是說，將有 60％以上的能量變換為氣體的熱能，使溫度增加。而氣體溫度的增加，將致使激光上能級(jí)的消激起和激光下能級(jí)的熱激起，這都會(huì)使粒子的反轉(zhuǎn)數(shù)削減。并且，氣體溫度的增加，將使譜線展寬，致使增益系數(shù)降低。特別是，氣體溫度的增加，還將致使 CO2 分子的分解，降低放電管內(nèi)的 CO2 分子濃度。這些要素都會(huì)使激光器的輸出功率降低，乃至發(fā)生“溫度猝滅” 。

以上內(nèi)容就是賢集網(wǎng)小編今天帶給大家的CO2激光器原理、結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點(diǎn)，希望對(duì)您有用。一般而言二氧化碳激光甲苯檢測(cè)儀，二氧化碳激光的工作物質(zhì)是由二氧化碳、氦、氮?dú)馑M成的混合物。氮?dú)庾鳛榫彌_氣體以及它的分子共鳴地傳遞刺激能量給二氧化碳分子。其輸出功率和能量大，效率高可達(dá)到15%~25%。它的商品器件連續(xù)輸出功率可達(dá)萬瓦量級(jí)，已廣泛用來打孔、切割、焊接和熱處理，在工業(yè)應(yīng)用上是一種比較理想的激光器。