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新型二氧化碳激光器是什么?
- 2018-10-29 -

    二氧化碳激光器,可称“隐身人”,因为它发出的激光波长为10.6 微米,“身”处红外区,肉眼不能觉察,它的工作方式有连续、脉冲两种。连续方式产生的激光功率可达20 千瓦以上。脉冲方式产生波长10.6 微米的激光也是最强大的一种激光。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展,也是光武器和核聚变研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支长1 米左右的放电管。它产生的激光是看不见的,在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。二氧化碳激光于1964年首次运用其波长为10.6μm。

是一种非常有效率的激光,作为商业模型来说其转换效率达到10%,所以二氧化碳激光广泛用于激光切割,焊接,钻孔和表面处理。作为商业应用激光可达45千瓦,这是目前最强的物质处理激光。

原理:

    二氧化碳激光是一种分子激光。主要的物质是二氧化碳分子。它可以表现多种能量状态这要视其震动和旋转的形态而定。基本的能量网状见图1。二氧化碳里的混合气体是由于电子释放而造成的低压气体(通常30-50托)形成的等离子(电浆)。如麦克斯韦-波尔兹曼分布定律所说,在等离子里,分子呈现多种兴奋状态。一些会呈现高能态(00o1)其表现为不对称摆动状态。当与空心墙碰撞或者自然散发,这种分子也会偶然的丢失能量。通过自然散发这种高能状态会下降到对称摆动形态(10o0)以及放射出可能传播到任何方向的光子(一种波长10.6μm的光束)。偶然的,这种光子的一种会沿着光轴的腔向下传播也将在共鸣镜里摆动。

优点:

1。它有比较大的功率和比较高的能量转换效率。一般的闭管CO2激光器可有几十瓦的连续输出功率,这远远超过了其他的气体激光器,横向流动式的电激励CO2激光器则可有几十万瓦的连续输出。此外横向大气压CO2激光器,从脉冲输出的能量和功率上也都达到了较高水平,可与固体激光器媲美。CO2激光器的能量转换效率可达30~40%,这也超过了一般的气体激光器。

2.它是利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的,有比较丰富的谱线,在10微米附近有几十条谱线的激光输出。近年来发现的高气压CO2激光器,甚至可做到从9~10微米间连续可调谐的输出。

3。它的输出波段正好是大气窗口(即大气对这个波长的透过率较高)。除此之外,它也具有输出光束的光学质量高,相干性好,线宽窄,工作稳定等优点。因此它在国民经济和国防上都有许多应用,如应用于加工(焊接、切割、打孔等),通讯、雷达、化学分析,激光诱发化学反应,外科手术等方面。

应用领域:

民用

   因为二氧化碳激光器能达到的功率非常高,经常用来做工业的切割机,而低功率的激光器常常用来雕刻。此外,由于水在二氧化碳激光器的发光频率极容易挥发,因此也常常被用来做激光嫩肤,磨皮等激光手术。

军用

   由于大气层对红外线的阻挡能力很弱,因此常被用来做激光武器。

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