co2激光器原理

今天，小編將在這篇文章中為大家?guī)韈o2激光器原的有關(guān)報道，通過閱讀這篇文章，大家可以對它具備清晰的認(rèn)識，主要內(nèi)容如下。

一、co2激光器原理

二氧化碳激光是一種分子激光。主要的物質(zhì)是二氧化碳分子。它可以表現(xiàn)多種能量狀態(tài)這要視其震動和旋轉(zhuǎn)的形態(tài)而定。二氧化碳里的混合氣體是由于電子釋放而造成的低壓氣體(通常30-50托)形成的等離子。

如麥克斯韋-波爾茲曼分布定律所說，在等離子里，分子呈現(xiàn)多種激發(fā)態(tài)。。一些會呈現(xiàn)高能態(tài)(00o1)其表現(xiàn)為不對稱擺動狀態(tài)。當(dāng)與空心墻碰撞或者自然散發(fā)，這種分子也會偶然的丟失能量。通過自然散發(fā)這種高能狀態(tài)會下降到對稱擺動形態(tài)(10o0)以及放射出可能傳播到任何方向的光子(一種波長10.6μm的光束)。偶然的，這種光子的一種會沿著光軸的腔向下傳播也將在共鳴鏡里擺動。

二氧化碳激光器是以CO2氣體作為工作物質(zhì)的氣體激光器。放電管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2氣體和其他輔助氣體(主要是氦氣和氮?dú)猓话氵€有少量的氫或氙氣);電極一般是鎳制空心圓筒;諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡，另一端是用鍺或砷化鎵磨制的部分反射鏡。

當(dāng)在電極上加高電壓(一般是直流的或低頻交流的)，放電管中產(chǎn)生輝光放電，鍺鏡一端就有激光輸出，其波長為10.6微米附近的中紅外波段;一般較好的管子。一米長左右的放電區(qū)可得到連續(xù)輸出功率40～60瓦。CO2激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因?yàn)樗哂幸恍┍容^突出的優(yōu)點(diǎn)：

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CO2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，橫向流動式的電激勵CO2激光器則可有幾十萬瓦的連續(xù)輸出。此外橫向大氣壓CO2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。CO2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。

它是利用CO2分子的振動-轉(zhuǎn)動能級間的躍遷的，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CO2激光器，甚至可做到從9～10微米間連續(xù)可調(diào)諧的輸出。

它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透過率較高)。除此之外，它也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)定等優(yōu)點(diǎn)。因此它在國民經(jīng)濟(jì)和國防上都有許多應(yīng)用，如應(yīng)用于加工(焊接、切割、打孔等)，通訊、雷達(dá)、化學(xué)分析，激光誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，外科手術(shù)等方面。

二、二氧化碳激光器波長

在物理學(xué)中，波長是指在空間中一個完整的波峰或波谷到下一個波峰或波谷之間的距離，可以用來描述光、聲波等波動性質(zhì)的參數(shù)。單位通常使用米(m)或納米(nm)來表示。

二氧化碳(CO2)分子由一個碳原子和兩個氧原子組成，其中氧原子與碳原子之間的成鍵產(chǎn)生了特定的振動頻率。二氧化碳激光器利用這種振動來產(chǎn)生激光，其波長主要為10.6微米。

二氧化碳激光器波長的選擇是基于激光產(chǎn)生的機(jī)制，二氧化碳分子的振動頻率在10.6微米處對應(yīng)著它們的最低能級轉(zhuǎn)換，因此這樣的激光具有較高的效率和穩(wěn)定性。此外，這個波長還具有良好的穿透性，可以在大氣中傳播數(shù)千米，因此在遙感和雷達(dá)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

三、二氧化碳激光器在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、切割和焊接

二氧化碳激光器可以產(chǎn)生高功率的激光束，具有高能量密度和穿透力，可以在工業(yè)制作過程中實(shí)現(xiàn)高效的切割和焊接。例如，在金屬板的切割中，二氧化碳激光器可以產(chǎn)生高精度的切割線并且不產(chǎn)生毛刺和殘留物，大幅提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

2、雕刻和打印

二氧化碳激光器還可以實(shí)現(xiàn)對各種物質(zhì)的精細(xì)雕刻和打印，如圖案制作、標(biāo)牌制作和紙張加工等。由于其激光束可以非常細(xì)微和精確，可以實(shí)現(xiàn)高度可控的雕刻和打印效果。

3、醫(yī)療

二氧化碳激光器在醫(yī)療領(lǐng)域中也有廣泛應(yīng)用，如在皮膚病治療中可以使用激光精確地切割或去除皮膚上的病變部位。它還可以治療靜脈曲張、腺體肥大和腫瘤等疾病。

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