详解二氧化碳激光管的三个组成部分
二氧化碳激光器原理
二氧化碳激光器原理激光技术是一种高科技的产物，其应用范围包括科学、工业、医学等多个领域。
二氧化碳激光器是激光技术中应用范围最广泛的一种，其应用领域包括切割、打孔、焊接、雕刻、治疗等多个领域。
本文将详细介绍二氧化碳激光器原理。
一、激光原理回顾激光的产生是一种基于可逆的激光过程。
其原理是在能量较低的原子外壳处注入或吸收能量，让原子通过激发态并最终跃迁到激发态，释放出单色、相干、高能、高密度的光子（激光）。
其过程中，同时存在受激发射和自发辐射。
二氧化碳激光器由基础元件和激光谐振腔两部分组成。
基础元件包括激光器工作介质、放电电极、电源、气体补充系统、约束光系统等几个部分。
激光谐振腔包括反射镜、输出镜、耦合透镜等组成。
二氧化碳激光器的激光过程主要由充气过程、放电过程和光学过程组成。
充气过程主要包括二氧化碳激光器工作介质的充装和制备。
放电过程是指二氧化碳激光器中，通过电压激发放电，形成电子和高能量分子，使其一定能级上的介质产生放电现象，最终激活激光器工作介质。
光学过程是指就是利用谐振腔来放大激光。
二氧化碳激光器中的放电介质是由混合气体构成，包括二氧化碳、氮气和氦气等，其最大的优点就是可以电离形成大量的自由电子并激发气体分子，产生放电，从而激发介质产生激光。
放电过程主要分为火花放电和自维持放电两种情况。
火花放电是指当放电电压达到一定的大小，形成电晕后，会使电晕区域的空气分子电离，从而引起一系列的电子和气体分子的撞击过程，最终产生火花。
火花放电过程中放电能量较大，但执行效果较弱，主要适用于工业加工领域。
自维持放电是指通过增加放电电流和降低电压，使得激光器内部释放出自由电子，从而激发混合气体分子产生激光过程。
自维持放电在少数情况下需要引导电压，但主要通过增加能量输入，从而释放出多数自由电子，维持放电过程，这样能够获得更小的重复频率和更大的能量输出。
二氧化碳激光器的光学过程是指利用谐振腔来放大激光。
谐振腔是一系列构成的反射镜和激光介质组成，反射镜负责反射光，激光介质则是指利用谐振器对光进行放大。
二氧化碳激光器原理及光学镜片的损伤ppt课件
输的窗口,有利于激光测距、激光制导、大气通信等方面的应用,
且该波长对人眼安全。 二氧化碳激光器原理及光学镜片的损伤
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气体激光器 D气 体 成 分
实验发现, 当CO2 激光器中充有适量的N2 、CO 、Xe 、Ne 、H2 、 H2O等气体时,输出功率显著提高。而当充有Ar 、N2 O等气体 时,输出功率则显著下降。为提高输出功率,CO2 激光器都充有 不同组分的辅助气体,主要分为含N2 组分与含CO组分两种。
二氧化碳激光器原理及光学镜片的损伤
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气体激光器
• 水蒸气和氢:
在CO2 +N2 +He混合气体中再加入少量的水蒸气或H2 ,能提
高器件的输出功率和使用寿命。原因是H2O 分子对CO2 分子 激光下能级100 0以及011 0能级的弛豫速率很大,且H2O分子振 动能级寿命很短,可以很快返回基态。 H2 的作用与H2O 相同, 因CO2 分子在放电时会离解出O,H 2 与O合成H2O 。因H2 在 常态下是气体,其充入量比水蒸气更易于控制,故常用H2 代替
• 氙:在CO2 +N2 +He混合气体中,加入少量的Xe,可使输出功率 进一步提高约30% ~ 40%,能量转换效率提高10% ~ 15%。原因是 :Xe的电离电位低,加入后可增加放电气体中的电离度,使E/N值降 低(充有Xe的放电管管压降可以下降20%),从而提高激光器的效 率。混合气体中Xe的含量有一最佳值,一般其分压强在107 ~ 160Pa之间。 Xe的含量不可过高,过高虽使电子密度增加,但电子 碰撞机会也随之增加,导致电子温度下降。
工质量好；
二氧化碳激光器原理及光学镜片的损伤
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二氧化碳激光器的原理
二氧化碳激光器的原理
二氧化碳激光器是一种常见的激光器，其原理基于二氧化碳分子的能级结构和激光的发射过程。
在二氧化碳激光器中，激光的产生主要是通过二氧化碳分子的能级跃迁来实现的。
首先，二氧化碳分子的能级结构对于激光的产生起着至关重要的作用。
二氧化碳分子的能级结构是由三个能级组成的，分别是基态、振动激发态和振动转动激发态。
当二氧化碳分子处于振动转动激发态时，会处于一个较高的能级状态，这时候如果受到外界的刺激，就会发生能级跃迁，从而产生激光。
其次，二氧化碳激光器的工作原理是通过电子激发和振动激发来实现的。
当二氧化碳分子处于振动转动激发态时，如果受到外界的电子激发或者其他形式的能量输入，就会导致分子内部的能级跃迁，从而产生激光。
最后，二氧化碳激光器的工作原理还涉及到共振腔和激光的放大过程。
在二氧化碳激光器中，共振腔起着集成和放大激光的作用，通过多次的反射和透射，使得激光得以放大和增强，最终形成一束强大的激光束。
总的来说，二氧化碳激光器的原理是基于二氧化碳分子的能级结构和激光的产生过程。
通过外界的能量输入和共振腔的作用，最终实现了激光的产生和放大。
这种激光器在医学、工业和科研领域有着广泛的应用，其原理的深入理解对于激光技术的发展和应用具有重要意义。
二氧化碳激光器简介PPT课件
4.5 横向激励高气压CO2激光器（TEA） 1 特点
工作气压高 采用横向激励方式 电极面积大 施用预电离技术
2 常用的TEA CO2激光器结构 1） 针板TEA CO2激光器
结构比较简单，易实现均匀激励，效率不高，光束质量不太好
4 辅助气体 N2： 增大CO2分子0001能级的激发速率,还能增加0110能
级的驰豫速率
CO：增大CO2分子0001能级的激发速率，还能增加0110
能级的驰豫速率，但太高时会使0001能级消激发
He：1 降低工作气体的温度，增加输出功率
2 He对激光下能级的驰豫作用比对激光能级的驰豫作 用影响大得多，这有利于粒子数反转，即有利于提高输出 功率
2）管－板式放电结构 阴极： 放置位置： 气流上游前沿与阳极前沿对齐 与导流板之间必须留有足够的空隙 应置于喉道渐缩段内 寿命：与管径大小有关，管径小寿命长 材料：无氧铜 水冷镍阴极
阳极： 条形，两端圆弧过渡，紫铜制造 辅助阳极 阳极长度不匹配： 电极缩短，抑制瞬间飞弧的进一步扩展，在工
作气质变劣时也能稳定放电 电极过短，特别气质变劣情况下，异常辉光放
4）费米共振激发
CO2（1000）+ CO2（0000）－ △E
CO2（0200）
CO2（1000）－ △E
3 二氧化碳激光器驰豫过程
1）激光上能级的驰豫 分 体积驰豫 和 管壁驰豫，驰豫速率与气压有关，体
积驰豫还与辅助气体种类及其气压有关 2）激光下能级的驰豫
第一步 1000和0200能级的分子与基态分子碰撞，二者都会驰豫 到0110振动能级
1）电子碰撞激发
直接激发
co2 激光 工作原理
co2 激光工作原理
CO2激光器的工作原理是基于气体放电放出带有特定波长的
激光光束。
CO2激光器的主要组成部分包括一个带有金属电
极的放电管和能量供给系统。
CO2激光器内的放电管由一个CO2混合气体组成，主要包括CO2分子、N2分子和He原子。
当高压电流通过放电管时，
气体分子被电离，形成电子和正离子。
在电场的作用下，电子与气体分子发生碰撞，使气体分子激发到高能级。
当气体分子从高能级跃迁到低能级时，会释放出一定的能量，这部分能量被传递给CO2分子。
CO2分子在受到能量激发后，会发生自
发辐射跃迁，产生同轴分布的中红外光。
这种中红外光具有波长约为10.6微米，相对较长的波长。
放电产生的辐射能量随后被反射镜聚焦形成束流，并通过光学系统进行调整和合束，最终形成一个高功率、高能量的CO2
激光束。
该激光束可以在空气中传播，用于切割、打孔、焊接、刻蚀等应用。
同时，CO2激光器还可以通过调整参数，实现
连续波或脉冲工作模式，以满足不同应用的需求。
CO2 激光器基本原理
CO2 激光器基本原理、机构介绍CO2激光器效率高，不造成工作介质损害，发射出10.6μm波长的不可见激光，是一种比较理想的激光器。
按气体的工作形式可分封闭式及循环式，按激励方式分电激励，化学激励，热激励，光激励与核激励等。
在医疗中使用的CO2激光器几乎百分之百是电激励。
CO2激光器的工作原理：与其它分子激光器一样，CO2激光器工作原理其受激发射过程也较复杂。
分子有三种不同的运动，即分子里电子的运动，其运动决定了分子的电子能态；二是分子里的原子振动，即分子里原子围绕其平衡位置不停地作周期性振动——并决定于分子的振动能态；三是分子转动，即分子为一整体在空间连续地旋转，分子的这种运动决定了分子的转动能态。
分子运动极其复杂，因而能级也很复杂。
CO2分子为线性对称分子，两个氧原子分别在碳原子的两侧，所表示的是原子的平衡位置。
分子里的各原子始终运动着，要绕其平衡位置不停地振动。
根据分子振动理论，CO2有三种不同的振动方式：①二个氧原子沿分子轴，向相反方向振动，即两个氧在振动中同时达到振动的最大值和平衡值，而此时分子中的碳原子静止不动，因而其振动被叫做对称振动。
②两个氧原子在垂直于分子轴的方向振动，且振动方向相同，而碳原子则向相反的方向垂直于分子轴振动。
由于三个原子的振动是同步的，又称为变形振动。
③三个原子沿对称轴振动，其中碳原子的振动方向与两个氧原子相反，又叫反对称振动能。
在这三种不同的振动方式中，确定了有不同组别的能级。
CO2激光的激发过程：CO2激光器中，主要的工作物质由CO2，氮气，氦气三种气体组成。
其中CO2是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。
加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。
氮气加入主要在CO2激光器中起能量传递作用，为CO2激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。
CO2分子激光跃迁能级图CO2激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。
二氧化碳co2激光器分类、特点与应用
二氧化碳co2激光器分类、特点与应用
根据激光介质不同，二氧化碳（CO2）激光器可以分为立式封管式CO2激光器和射频金属电极管式CO2激光器。
下面是对
其分类、特点和应用的详细介绍：
1. 立式封管式CO2激光器：
- 特点：立式封管式CO2激光器使用纵向封管结构，主要由气体混合器、电极、透镜组成。
激光工作介质为CO2、N2和He 气体混合物，通过电子激发CO2分子实现激光发射。
该激光
器具有较高的功率密度和较高的开关速度，能够产生连续激光或脉冲激光。
- 应用：立式封管式CO2激光器广泛用于激光切割、激光打标、激光雕刻、激光焊接等工业加工领域。
其高功率和高效能的特点使其在金属加工、木材加工、陶瓷加工、纸张加工等领域具有广泛应用。
2. 射频金属电极管式CO2激光器：
- 特点：射频金属电极管式CO2激光器利用电极产生射频电场，激发CO2分子实现激光发射。
其结构简单，激光输出稳定，
并且激光输出功率可达几十千瓦甚至数百千瓦。
- 应用：射频金属电极管式CO2激光器常用于高功率激光切割、激光焊接、激光熔覆等应用。
由于其高功率特性，可以广泛应用于汽车制造、航空航天、能源装备等领域的金属加工和表面处理。
总之，CO2激光器具有功率密度高、能量转化效率高、光束
质量好、加工效果精细等特点，因此在工业加工、医疗美容、科学研究等领域都有重要的应用。
co2激光切割和雕刻设备组成,操作步骤及保养
co2激光切割和雕刻设备组成,操作步骤及保养
CO2激光切割和雕刻设备由以下几个主要部分组成：
1. 激光发生器：产生CO2激光束的设备，通常由电离气体放电管和反射镜组成。
2. 光学系统：主要包括反射镜、透镜等光学元件，用于调节和聚焦激光束。
3. 工作台：用于放置待加工的工件，通常有可调节的高度和固定夹具。
4. 控制系统：包括激光功率控制、运动控制等部分，用于控制设备的操作和参数设置。
操作步骤：
1. 打开设备电源，并进行预热，等待设备达到工作温度。
2. 将待加工的工件放置在工作台上，并固定好。
3. 打开激光发生器，调节激光功率和频率，根据不同的材料和加工要求进行设置。
4. 调节光学系统，使激光束正确聚焦在工件表面。
5. 启动控制系统，开始运行设备，并根据设定的轨迹和参数进行切割或雕刻加工。
6. 完成加工后，关闭激光发生器和控制系统，清理工作台和设备表面。
保养：
1. 定期清理设备的光学系统，以防止灰尘和污物对激光束的干扰。
2. 检查和调整光学元件，确保激光束能够正确聚焦。
3. 定期检查设备的电气连接和冷却系统，确保正常工作。
4. 预防性维护，如更换电离气体放电管、调整反射镜等，可根据设备使用寿命和维护手册进行操作。
5. 坚持设备保养记录，及时记录维护和更换的内容，以便参考和查阅。
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详解二氧化碳激光管的三个组成部分
本文章出自: 作者：陈凌志公司:
CO2激光打标机,激光管的结构主要由硬质玻璃、谐振腔、电极三部分组成。
下面主要来介绍一个三部分的详细结构及原理,
第一部分:硬质玻璃部分；本部件由GG17料烧制成放电管、水冷套、储气套和回气管而组成。
封离式CO2激光器通常为三层套管结构。
最里面的是放电管，中间是水净套，最外一层是储气套，回气管是用于连通放电管和储气管。
第二部分:谐振腔部分：本部件由全反镜和输出反射镜组成。
谐振腔的全反镜一般以光学玻璃为基底，表面渡金膜，金膜反射镜在10.6um附近的反射率达98%以上；谐振腔的输出反射镜一般采用能透射10.6um辐射的红外线材料锗(Ge)为基底,在上面渡上多层介质膜而制成。
第三部分:电极部分：CO2激光器一般采用冷阴极，形状为圆筒形，阴极材料选用对激光器的寿命有很大的影响，对阴极材料的基本要求是：溅射率低，气体吸收率小，
对于co2激光打标机而言，激光管的质量和性能直接影响到co2激光打标机的工作效率，这也是co2激光打标机最重要的部分之一。
一般co2激光打标机激光器常用硬质玻璃制成，一般采用层套筒式结构。
最里面一层是放电管，第2层为水冷套管，最外一层为储气管。
二氧化碳激光器放电管直径比He-Ne激光管粗。
放电管的粗细一般来说对输出功率没有影响，主要考虑到光斑大小所引起的衍射效应，应根据管长而定。
管长的粗一点，管短的细一点。
放电管长度与输出功率成正比。
在一定的长度范围内，每米放电管长度输出的功率随总长度而增加。
加水冷套的目的是冷却工作气体，使输出功率稳定。
放电管在两端都与储气管连接，即储气管的一端有一小孔与放电管相通，另一端经过螺旋形回气管与放电管相通，这样就可使气体在放电管中与储气管中循环流动，放电管中的气体随时交换。
被广泛适用于亚克力、塑料产品等非金属打标、雕刻；并且发展到对电镀低碳钢打标的能力。
CO2激光器还被用在自动化系统中对电子仪器的柔性电路板和膜片的聚酰亚胺和聚酯薄板。
所以了解激光CO2激光打标机,激光管的结构后才能进行进一步的了解。