二氧化碳激光器的應(yīng)用及優(yōu)點(diǎn)

二氧化碳激光器，可稱“隱身人”，因?yàn)樗l(fā)出的激光波長(zhǎng)為10.6微米，“身”處紅外區(qū)，肉眼不能覺(jué)察，它的工作方式有連續(xù)、脈沖兩種。人們已用它來(lái)“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出現(xiàn)是激光發(fā)展中的重大進(jìn)展，也是光武器和核聚變研究中的重大成果。

最普通的二氧化碳激光器是一支長(zhǎng)1米左右的放電管，它產(chǎn)生的激光是看不見(jiàn)的，在磚上足以把磚頭燒到發(fā)出耀眼的白光。二氧化碳激光器作為目前連續(xù)輸出功率較高的一種激光，被廣泛應(yīng)用到材料加工、醫(yī)療使用、軍事武器、環(huán)境量測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。

在激光的發(fā)展和應(yīng)用方面，CO2激光器的制作和應(yīng)用較早也較多，早在1970年代末期，就有從國(guó)外直接進(jìn)口CO2激光器，從事工業(yè)加工和醫(yī)療等應(yīng)用。從80年代末期開(kāi)始，CO2激光器被廣泛引進(jìn)并應(yīng)用在在材料加工領(lǐng)域。近年來(lái)CO2激光加工設(shè)備雖然漸趨普及，但激光畢竟是一種新的工具，激光加工技術(shù)亦不同于傳統(tǒng)的加工方法，所以工業(yè)界在引進(jìn)使用CO2激光器的過(guò)程中，曾經(jīng)遇到各種各樣的問(wèn)題，給很多廠商造成不少困擾。

早期進(jìn)口和制造的CO2激光器，均為小于200瓦的低功率激光器。主要為電子工業(yè)(如電阻制造、IC標(biāo)志)、非金屬加工業(yè)(竹木雕、服飾、制鞋、飾品制造等)和部分醫(yī)療和研究單位所使用。

將CO2激光束透過(guò)一個(gè)光罩，聚焦于IC或半導(dǎo)體組件上作標(biāo)志，這種CO2激光主要皆為T(mén)EA脈沖式。但隨著標(biāo)志加工速度的要求越來(lái)越快，加工品質(zhì)的要求越來(lái)越高，以及固體激光的快速發(fā)展，最近新引進(jìn)的標(biāo)志加工用激光，已逐漸被固體的YAG激光所取代。用鏤空的銅模罩住要雕刻的非金屬材料，然后用CO2激光束在銅模上作快速掃描，即可在該材料上雕刻出復(fù)雜的圖案。雕刻對(duì)象為木材、壓克力、皮革和紙張等，另外也可以應(yīng)用到雕刻特有的手工藝品，如竹片雕刻、軟木浮雕、貝殼浮雕等。最近幾年已轉(zhuǎn)型用密封式CO2激光，直接以掃描振鏡作少量多變化的禮品雕刻，以提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。

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)：

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CO2激光器可有幾十瓦的連續(xù)輸出功率，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他的氣體激光器，橫向流動(dòng)式的電激勵(lì)CO2激光器則可有幾十萬(wàn)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(guò)了一般的氣體激光器。

2、它是利用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(lái)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。

3、它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對(duì)這個(gè)波長(zhǎng)的透過(guò)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)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。

因?yàn)槎趸技す馄髂苓_(dá)到的功率非常高，經(jīng)常用來(lái)做工業(yè)的切割機(jī)，而低功率的激光器常常用來(lái)雕刻。此外，由于水在二氧化碳激光器的發(fā)光頻率極容易揮發(fā)，因此也常常被用來(lái)做激光嫩膚，磨皮等激光手術(shù)。