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二氧化碳激光器的原理及分类

2021-12-06

CO2激光器的主要特点是输出功率大、能量转换效率高、输出波长(10.6um)正好处于大气窗口,故广泛用于激光加工、医疗、大气通信及其他军事应用。CO2激光器以CO2N2He的混和气体为工作物质。激光跃迁发生在CO2分子的电子基态的两个振动转动能级之间。N2 的作用是提高激光上能级的激励效率,He则有助于击鼓那个下能级的抽空。


CO2激光器中有三个过程将CO2分子激发:直接电子碰撞、级联跃迁和共振转移,其中共振转移的概率最大,作用也最为显著。CO2 分子激光跃迁下能级的抽空主要依靠气体分子间的碰撞。辐射波长较长使CO2激光跃迁能级间的自发辐射谱线具有较小的多普勒加宽,在温度为400K Ovb60MHz。碰撞加寬不可忽视,在高气压情况下,碰撞加宽可占主导地位。

二氧化碳激光器的原理及分类

CO2激光器的谐振腔大多采用平凹腔,由于其增益高,也可采用非稳腔以增加其模体积。高反射镜可用金属制成,也可在玻璃表面镀以金膜,输出端可采用小孔耦合方式或由可透过红外光的GeGaAs等材料制成输出窗。CO2激光器工作气压不同,谱线线型也不同,输出功率与谱线增宽性质有关。当气压P<2X10 Pa时,谱线为非均匀增宽和综合增宽,当P>2X10'Pa,线型为均匀增宽。对中小功率CO2激光器,影响其输出功率的因素有:注人功率、放电管尺寸、放电参数和气体温度。


CO2激光器可分为七类:纵向慢流CO2激光器、封离型CO2激光器、纵向快流CO2激光器、横向流动CO2激光器、横向激励大气压CO2激光器、气动CO2激光器和波导CO2激光器。

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