流動(dòng)式CO2激光器

CO2激光器中，主要的工作物質(zhì)由CO?，氮?dú)?，氦氣三種氣體組成。其中CO?是產(chǎn)生激光輻射的氣體、氮?dú)饧昂鉃檩o助性氣體。加入其中的氦，可以加速010能級(jí)熱弛豫過程，因此有利于激光能級(jí)100及020的抽空。氮?dú)饧尤胫饕贑O?激光器中起能量傳遞作用，為CO?激光上能級(jí)粒子數(shù)的積累與大功率高效率的激光輸出起到強(qiáng)有力的作用。 CO?分子激光躍遷能級(jí)圖 CO?激光器的激發(fā)條件:放電管中，通常輸入幾十mA或幾百mA的直流電流。放電時(shí)，放電管中的混合氣體內(nèi)的氮分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來。這時(shí)受到激發(fā)的氮分子便和CO?分子發(fā)生碰撞，N2分子把自己的能量傳遞給CO2分子，CO?分子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)上形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)出激光。

CO2激光器具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難，金屬對(duì)10.6μm波長的激光不能夠很好的吸收，不能采用光纖傳輸激光以及焊接時(shí)光致等離子體嚴(yán)重等缺點(diǎn)。

CO2激光器發(fā)展?fàn)顩r

從上表可以看出，早期的CO2激光器取向激光功率提高的方向發(fā)展，但當(dāng)激光功率達(dá)到一定要求后，激光器的光束質(zhì)量受到重視，激光器的發(fā)展隨之轉(zhuǎn)移到提高光束質(zhì)量上。接近衍射極限的擴(kuò)散冷卻板條式CO2激光器具有較好的光束質(zhì)量，一經(jīng)推出就得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在激光切割領(lǐng)域，受到眾多企業(yè)的青睞。

是激光機(jī)中最關(guān)鍵的部件。常用硬質(zhì)玻璃制成，一般采用層套筒式結(jié)構(gòu)。最里面一層是放電管，第2層為水冷套管，最外一層為儲(chǔ)氣管。二氧化碳激光器放電管直徑比He-Ne激光管粗。放電管的粗細(xì)一般來說對(duì)輸出功率沒有影響，主要考慮到光斑大小所引起的衍射效應(yīng)，應(yīng)根據(jù)管長而定。管長的粗一點(diǎn)，管短的細(xì)一點(diǎn)。放電管長度與輸出功率成正比。在一定的長度范圍內(nèi)，每米放電管長度輸出的功率隨總長度而增加。加水冷套的目的是冷卻工作氣體，使輸出功率穩(wěn)定。放電管在兩端都與儲(chǔ)氣管連接，即儲(chǔ)氣管的一端有一小孔與放電管相通，另一端經(jīng)過螺旋形回氣管與放電管相通，這樣就可使氣體在放電管中與儲(chǔ)氣管中循環(huán)流動(dòng)，放電管中的氣體隨時(shí)交換。

CO2激光器的諧振腔常用平凹腔，反射鏡用K8光學(xué)玻璃或光學(xué)石英，經(jīng)加工成大曲率半徑的凹面鏡，鏡面上鍍有高反射率的金屬膜--鍍金膜，在波長10.6μm處的反射率達(dá)98.8%，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。二氧化碳發(fā)出的光為紅外光。所以反射鏡需要應(yīng)用透紅外光的材料，因?yàn)槠胀ü鈱W(xué)玻璃對(duì)紅外光不透。就要求在全反射鏡的中心開一小孔。再密封上一塊能透過10.6μm激光的紅外材料，以封閉氣體。這就使諧振腔內(nèi)激光的一部分從這一小孔輸出腔外，形成一束激光。

封閉式CO2激光器的放電電流較小，采用冷電極，陰極用鉬片或鎳片做成圓筒狀。30~40mA的工作電流，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。 泵浦采用連續(xù)直流電源激發(fā)。激勵(lì)CO2激光器直流電源原理，直流電壓為把市內(nèi)的交流電壓，用變壓器提升，經(jīng)高壓整流及高壓濾波獲得高壓電加在激光管上。