第3章_二氧化碳激光器
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
二氧化碳激光器的基本原理1. 引言二氧化碳（CO2）激光器是目前应用广泛的一种激光器。
它具有高功率、高效率、波长适中等优点，广泛应用于医学、工业、军事等领域。
本文将详细解释与二氧化碳激光器原理相关的基本原理。
2. 激光器的基本构成二氧化碳激光器的基本构成包括：激发源、放大器和谐振腔。
2.1 激发源激发源是产生激发能量的部分，其作用是将外部能量转化为所需的激发能量。
在二氧化碳激光器中，常用的激发源是电子束和放电。
电子束激发源是通过加速电子束来激发工作气体中的气体分子，使其转化为激发态。
激发态气体分子在跃迁回基态时，将能量以激光的形式释放出来。
放电激发源则是通过电流通过工作气体产生的放电，使气体分子的电子激发到激发态。
放电释放的能量一部分转化为激光能量。
2.2 放大器放大器是将激发源产生的激光能量进行放大的部分。
在二氧化碳激光器中，常用的放大器是激光管。
激光管是一个封闭的管道，内部充满了CO2、氮气和氧气的混合物，称为工作气体。
放电激发源产生的激发态气体分子会与CO2分子碰撞，将能量转移到CO2分子上，并将CO2分子激发到激发态。
当CO2分子在跃迁回基态时，会释放出能量，产生激光。
激光经过多次反射和吸收，逐渐被放大。
放大器内部的反射镜和光学结构起到了引导光线的作用。
2.3 谐振腔谐振腔是将产生的激光能量反射和增强的部分，在二氧化碳激光器中，谐振腔由两个平行的反射镜组成。
其中一个镜子是半透明的，激光可以透过该镜子逃逸，这样可以输出激光能量。
另一个镜子是高反射率的，激光会被完全反射回去。
当激光在谐振腔中来回传播时，由于激光的波长符合谐振腔的长度，会产生共振现象，激光逐渐增强。
谐振腔的长度可以通过调整镜子之间的距离来改变，从而控制激光的频率。
3. CO2分子的能级结构为了更好地理解二氧化碳激光器的工作原理，需要了解CO2分子的能级结构。
CO2分子是由一个碳原子和两个氧原子组成的。
它的能级结构如下所示：•基态：所有的电子都处于能级最低的状态。
CO2激光器详解ppt课件
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N2分子的共振能量转移： 电子碰撞激发N2的振动能级的总截面很大。这些被激发的 很大一部分分子将被=1的能级所收集。N2的=1能级与 CO2的0001能级仅相差18cm-1(≈2.510-3eV)，因此，N2与 CO2的基态分子发生碰撞时，N2将激发能量转移给CO2分子， 使之激发到0001能级；这个过程可表示为：
对CO2分子讲，在每一个振动能级上，不是所有J值的转动 能级都存在。在CO2分子中，Q支是禁戒的，只有P支和R支 是非禁戒的。P(20)指的是从上能级J=19到下能级J=20的 跃迁；R(20)指的是从上能级J=21到下能级J=20的跃迁。
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激发过程
激光跃迁可发生在00011000(≈10．6m)和 00010200(≈9．6m)两个过程中。但输出激光主要发生 在00011000过程中。 泵浦主要通过下面两个过程： 电子碰撞激发，这个过程表示为：
图10 (f) 射频激励激光器
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4.准分子光器
准分子(Excimer)是束缚在电子激发态的分子，是一种处 于激发态的复合分子，无稳定的基态。很快自动地离解成 原子或其它分子团，从它产生到消失的时间只有几十毫微 秒。
准分子分两类；一类是同核二聚物(Dimer)如 、Xe2* H等g，2* 另一类是异核型准分子 (Exciplex)，如惰性气体的氧化
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准分子激光器的特点
准分子寿命很短，只有10-8秒，激光跃迁的下能 级是排斥态或寿命非常短(只有10-13秒)的弱束缚 态，这就是说激光下能级总是空的。
与其它分子激光器属于束缚—束缚辐射跃迁的情 形不同，准分子激光器属于束缚-自由辐射跃迁。 由于不存在明确的振动—转动跃迁，所以跃迁是 宽带的。
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
二氧化碳激光器的原理
二氧化碳激光器的原理什么是二氧化碳激光器二氧化碳激光器是一种基于二氧化碳分子转换能量的激光装置，又称CO2激光器，是激光技术中最为常用的激光器之一。
二氧化碳激光器具有光束成形优良、聚束能力强等优点，是工业、医疗和科研等领域常用的激光器。
二氧化碳激光器的工作原理所谓的二氧化碳激光器，就是利用二氧化碳分子的转换能量，产生激光。
具体来说，二氧化碳激光器是一种分子激光，其激光的波长为10.6微米。
二氧化碳分子的转换能量是由某些特定的原子（如电子）被激发所产生的。
二氧化碳激光器最常用的激发方式是电子束激发。
在电子束场的作用下，二氧化碳分子中的碳离子电子发生激发跃迁，跃迁后会释放出一部分能量，这部分能量便会被聚焦到一个光学谐振腔之内，进而形成激光。
二氧化碳激光器的光路二氧化碳激光器光路主要由激光管、反射镜、非线性晶体和输出稳健器组成。
激光管内充满了稀薄的二氧化碳气体，这个气体在加热和激励的作用下，会产生激光。
光路结构中的重要部件是反射镜。
反射镜通常由高反射性光谱镀膜的金属镜片组成，它们形成一个光学谐振器，是激光产生、放大和稳定输出的基础。
非线性晶体用于进行调制和调频，输出稳健器则是用于保持激光的稳定性和连续性输出。
二氧化碳激光器的应用二氧化碳激光器由于其稳定性高、成本低等特点，被广泛应用于各种领域中。
例如，在工业上，二氧化碳激光器被用于金属制品切割、激光打标、激光焊接、雕刻等；医疗上，二氧化碳激光器则是常用的切割、烧灼、手术等治疗方式，特别是用于皮肤等薄壁组织的手术，其效果较好。
总结二氧化碳激光器是一种基于二氧化碳分子转换能量，产生激光的激光器。
其工作原理是利用电子束激发方式，将二氧化碳分子中碳离子电子进行激发跃迁，进而产生激光。
在生产制造和医疗方面，二氧化碳激光器有广泛的用途，具有光束成形优良、聚束能力强等优点。
二氧化碳激光器-课程设计
二氧化碳激光器-课程设计燕山大学课程设计说明书题目：二氧化碳激光器学院（系）：理学院年级专业：应用物理学号：学生姓名：指导教师：教师职称：燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：理学院基层教学单位：应用物理系燕山大学课程设计评审意见表摘要激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且导致整个一门新兴产业的出现。
激光可使人们有效地利用前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果，从而促进了生产力的发展。
激光器的产生具有划时代意义。
本文主要介绍了CO2激光技术的基本情况，简单介绍了激光和激光器的一些特点，重点介绍了气体激光器中的CO2激光器的相关应用，目前CO2激光器是用最广泛的激光器之一，它有着一些非常突出的高功率、高质量等优点。
论文首先介绍了应用型CO2激光器的基本结构和工作原理，着重介绍了应用型CO2激光器在军事、医疗和工业三个主要领域的应用，最后介绍应用型CO2激光器的研究前景和现状。
通过这些介绍使得人们能够加深对CO2激光器的了解和认识。
关键词：激光技术；二氧化碳激光器；基本原理；基本构造；IAbstractLaser is in theory and practice under the background of urgent needemerge as the times require, it is published, obtained the fast development of unusual, not only make the development of laser the ancient optics and optical technology acquired a new life, but also cause the whole an emerging industry.The laser can make people to effectively utilize the hitherto unknown advanced methods and means to obtain the unprecedented benefits and outcomes, thereby promoting the development of productivity. Laser has theepoch-making significance.This departure from the introduction of CO2 laser technology, introducedthe basic situation, briefly introduced some of the characteristics of laser andlaser to highlight the CO2 gas laser in laser-related applications, the currentCO2laser was one of the most extensive laser, it had some very prominenthigh-power, high quality and so on. Paper introduced the application of CO2laser-type basic structure and working principle, focusing on the applicationtype CO2 laser in the military, medical and industrial application of the threemain areas, Finally, applied research prospects for CO2laser and status.Through these presentations allowed people to deepen their knowledge and understanding of CO s lasers.Keywords: Laser technology；CO2Laser ；Basic Principle；BasicStructure ；Application .II目录摘要:.................................................................... I I 第1章绪论 .. (1)1.1 激光器的产生及发展 (1)1.2 二氧化碳激光器的研究和发展 (1)1.3本文主要研究内容 (2)第2章激光器及二氧化碳激光器的原理 (3)2.1 激光产生的条件 (3)2.2 激光器 (3)2.3 CO2激光器工作原理 (5)第3章二氧化碳激光器的应用 (7)3.1 二氧化碳激光器在工业应用 (7)3.2 二氧化碳激光器在军事上应用 (7)3.3 二氧化碳激光器在医学上应用 (8)第4章二氧化碳激光器的前景展望 (11)结论 (13)参考文献 (14)第1章绪论1.1 激光器的产生及发展1916年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘受激辐射’。
二氧化碳激光器应用场景_解释说明以及概述
二氧化碳激光器应用场景解释说明以及概述1. 引言1.1 概述二氧化碳（CO2）激光器是一种常见的气体激光器，利用高能量电子与合适浓度的CO2分子相互作用来工作。
它具有许多优异的性能和广泛的应用场景。
在本篇文章中，我们将探索二氧化碳激光器的应用领域，并提供详细的解释和说明。
1.2 文章结构本文将按照以下方式进行阐述：首先，我们将介绍二氧化碳激光器应用场景的解释说明，包括工业、医疗和科学研究等方面。
接着，我们将总结二氧化碳激光器的特点和优势，并对其高功率和高效能、可调谐性和多模式运行以及光学质量和束流特性做出概述。
最后，我们将对二氧化碳激光器未来发展进行展望，并得出结论。
1.3 目的本文旨在分享关于二氧化碳激光器应用范围的知识，并帮助读者了解其重要性以及为何广泛应用于各个领域。
通过阅读本文，读者将对二氧化碳激光器的应用场景有更清晰的了解，并能够认识到它在工业、医疗和科学研究中的重要作用。
2. 二氧化碳激光器应用场景解释说明2.1 工业应用:二氧化碳激光器在工业领域有广泛的应用场景。
首先，它被用于切割和焊接金属材料。
其高功率和高能量密度能够快速准确地切割或焊接各种金属，例如不锈钢、铝合金等。
这种切割和焊接方法比传统机械方法更精确、更高效，并且产生的热影响区较小。
此外，二氧化碳激光器也常被应用于制造业中的雕刻和打标。
通过控制激光束大小和强度，可以在不同材料表面上实现精细图案的雕刻或文字的打标。
这种技术广泛运用于电子产品、汽车零部件等行业。
还有一些其他工业应用包括：材料加工（如塑料切割、木材加工）、纸张与纤维加工（如纸板裁剪、纤维蒸湿和彩色印刷）以及喷码标注等。
2.2 医疗应用:在医疗领域，二氧化碳激光器也具有重要的应用价值。
其中一项主要应用是皮肤病治疗。
二氧化碳激光可以通过聚焦在皮肤表面或深层组织上，刺激胶原再生和损伤的修复。
它被广泛用于去除痣、治疗红血丝以及减少皮肤上其他不完美的问题。
此外，二氧化碳激光器还被用于进行手术切割和消融。
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与生物组织作用时，几乎全被生物组 织200μm内的表层吸收，稳定性较好， 医学上应用广泛。
• 在CO2激光器的放电管内充有CO2、N2、 He等混合气体，其配比和总气压可以在一 定范围内变化(一般是：CO2：N2：He＝ 1:0.5:2.5总气压为1066.58Pa)。任何分子都
由于以上跃迁具有同一上能级,而且 0001→1000跃迁的几率大得多,所以C02激光 器通常只输出10.6μm激光。若要得到 9.6um的激光振荡,则必须在谐振腔中放置波 长选择元件抑制10.6um激光振荡。
三、 CO2激光器的输出特性 (1) 放电特性
相应于CO2激光器的输出功率，其放电电流有一个最佳值。CO2激 光器的最佳放电电流与放电管的直径，管内总气压，以及气体混合比有 关。
第3章 二氧化碳激光器
5.2.2 二氧化碳激光器
C02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) ，广泛用 于激光加工、医疗、大气通信及其他军事应用。
C02激光器以C02、N2和He的混合气体为工作物质。激光跃迁发生在C02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,则有助于激光下 能级的抽空。
英管壁传导散热，故其热导率低，注入功率和激光
功率受工作气体温升的限制，每米激光管的输出功 率在50～70W之间，由于工作气体在放电过程中 有分解，故其输出激光功率随运行时间延长而逐渐
下降．其优点是结构简单，维护方便，造价和运行
费均较低，在加工中若仅需数百瓦级激光功率时， 采用此种准封离型CO2激光器是适宜的．
C02激光器中,通过以下三个过程将C02分 子激发到0001能级
1.直接电子碰撞 电子与基态(0000)C02分子碰撞使其激发 到激光上能级。这一过程可表示为
C02(0000)+e →C02(0001)+e
2.级联跃迁 电子与基态CO2分子碰撞使其跃迁到000n能 级,基态C02分子与高能级C02分子碰撞后跃迁 到激光上能级,此过程可表示为
应从三个方面进行故障分析和检查。首先检查高压
供电电路，因该机的直流高压电源高达到24kV。
利用面板上的开关旋钮、指示灯及相应的电压表对
故障进行分析判断；在断电的情况下测量高压供电
电路是否有断路；确认高压变压器本身是否正常；
对负责调整输出电压的可控硅及其触发电路进行测
量、检查；在通电情况下用量程大于30kV的高压
有三种不同的运动形式：一是分子里的电
子运动，决定着电子能态；二是分子里的
原子振动，即原子围绕其平衡位置不停地
作周期性振动，这种运动决定了分子的振
动能态；三是分子的转动，决定着分子的 转动能态。
• 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。
上升，同时还可以使激光下能级减少，提高激光器
的效率。
CO2激光器结构图
• CO2激光器是光、机、电一体化结 构，其中哪一方面出现异常都会影响 其余方面，所以故障现象往往是错综 复杂的综合故障的反应。从以下三个 方面对CO2激光器的故障进行研讨。
• 无激光输出
•
这是CO2激光器在使用中出现频率最高的故障，
维修，被动性维修(即发生故障后才去维修)的方式不可取。
•
断水保护电路，CO2激光器工作时会产生大量热量，
循环冷却水必须对激光管降温，水路不通时，激光管的直
流高压被切断。加压泵工作不正常和水位开关接触不良是
此类故障的主要原因。断水保护电路的检查是经常性的工
作，不容忽视。
• 安全保护电路，主要由机柜上的门开关组 成，为的是保证操作者和患者的安全。因 机内有高达24kV的高压。故障原因大多是 门开关处接触不良或门装的位置不正。
在以上三种激发途径中,共振转移的几率最大, 作用也最为显著。
C02分子激光跃迁下能级的抽空主要依靠气 体分子间的碰撞。
图(5-13) 与产生激光有关的CO2分子能级图
一旦实现了(0001)与 (1000)、 (0200) 之间的粒子数反转，即可通过受激辐射，产 生: 0001→1000跃迁产生10.6um波长的激 光光0001→0200跃迁产生9.6um波长的激 光。
实验指出：随着管径增大，最佳放电电流也增大。 例如：管径为 20～30mm 时，最佳放电电流为30～50mA
管径为50～90mm 时，最佳放电电流为120～150mA
(2) 温度效应
CO2激光器的转换效率是很高的，但最高也不会超过40％，这就 是说，将有60％以上的能量转换为气体的热能，使温度升高。而气 体温度的升高，将引起激光上能级的消激发和激光下能级的热激发， 这都会使粒子的反转数减少。并且，气体温度的升高，将使谱线展 宽，导致增益系数下降。特别是，气体温度的升高，还将引起CO2 分子的分解，降低放电管内的CO2分子浓度。
表测量直流高压电路输出的电压数值。
• 根据调查统计，直流高压供电电路故障导致 无激光输出的故障占该类故障总数的60%以
上。其次检查光路仔细观察导光臂固定座的 中心轴与CO2激光管的中心轴是否重合(应重 合)；CO2激光管的固定卡环是否松脱；激光
管输出侧的平凸镜位置是否正常；输出窗是 否清洁。
• 最后检查激光管，如激光管放电正常，但 无激光输出，可能是激光管两端腔片损坏 或输出窗被遮盖；激光管有不正常的放电， 无激光输出，可能是激光管中阳极或阴极 损坏，或管中的工作气体被杂质气体所污 染；激光管无放电，也无激光输出，则可 能是阴极损坏或老化而不能发射电子，阴 极或阳极引线封结处玻璃炸裂或激光管两 端腔片粘结处漏气，空气进入激光管，从 而激光管无法放电。
C02(0000)+N2(v=1)→C02(0001)+N2(v=0)
由于C02分子0001能级与N2分子v=1能级十分接近,能量转移十分迅速。此外,N2分子的 v=2~4能级与C02分子0002~0004也十分接近,相互间也能发生共振转移,处于 0002~0004的C02分子与基态C02分子碰撞可将它激励至0001能级。
• CO2激关器就是利用CO2分子的振动和转动能级间 的跃迁来产生激光的，激光波长为10.6μm。利用 气体放电泵浦方法向CO2气体分子注入能量，使放 电管中CO2分子达到反转分布状态：将直流电压的 两输出端分别接到放电管的两电极上，当不加电压 或电压很低时，两电极间的气体完全绝缘，内阻为 无穷大，没有电流流过；随着电压的升高，气体中 开始有带电粒子移动，气体的内阻开始减小，当达 到某一电压值时，内阻急剧减小，电流迅速增加、 气体被击穿、放电开始，这一电压值叫做着火电压； 放电管中的气体被击穿放电后，电流增长、气体中 载流子增加、激光放电管的内阻下降、又进一步引 起电流的增加，
•
按照气体冷却方法的不同可将高功率
CO2激光器分成扩散冷却和流动冷却两大
类，流动冷却又分为轴向流动、横向流动
及螺旋流动等多种．
• 图2-1 准封离CO2激光器结构示意图
• 较高功率的准封离型激光器都附带一个真空排气充气系统，用来定期抽掉腔内的变质气体，充以新 鲜 气 体 而 重 新 使 用 ． 图 2-2 为 工 业 用 的 准 封 离 型 CO2激光器，此种类型的CO2激光器的工作气体 不流动，直流自持放电产生的热量，靠玻璃管或石
• 轴向流动型激光器指的是激光工作气体沿 放电管轴向流动实现冷却，气流方向同电 场方向和激光方向一致．轴流型激光器包 括慢速轴流(气流速度在50m／s左右)和快 速轴流(气流速度大于100m／s，甚至可达 亚音速)．慢轴流是早期产品，由于其结构 复杂，输出功率低，未继续发展．
• 图2-4为快轴流激光器的典型结构，主要 由细放电管、谐振腔(后球面镜、输出窗)、 高压直流放电系统、高速风机(罗茨泵)、热 交换器及气流管道等部分构成．
图2-4 快轴流CO2激光器
一、整体机构
轴快流CO2激光器气流方向、放电方向和激光束输出方向一致，分 为直流放电激励和射频放电激励两种。
轴快流CO2激光器整机组成
• 激光输出弱(强度大大低于正常值)
•
此类故障的原因甚至比无激光输出故障更
难分析和检查，仍需从直流高供电电路、激光
光路、激光管本身三个方面进行，而且在整个
过程中更强调指标的定量。检查电源电压的数
值是否正常；旋动激光功率微调旋钮，看毫安
表的数值能否灵敏地连续变化(在激光功率选择 开关处于不同位置时分别进行)；激光管的检查
包括外观结构观察、光路各环节的正确位置、
计算激光管的累计工作时间(激光管老化后效率 下降，输出变小)。
• .保护电路故障
•
一般有四种保护电路，哪一种发生故障，激光器都停
止工作。
•
过流保护电路，防止激光管因电路故障引起辉光放电
电流过大而使电极损坏或电极线密封处炸裂(一旦炸裂，后
果严重)，工程技术人员对该保护电路应采取定期的预防性
一、 CO2激光器的结构
图(5-12) 封离式CO2激光器结构示意图
图(5-12)是一种典型的结构示意图。构成CO2激光器谐振腔的两个反射镜 放置在可供调节的腔片架上，最简单的方法是将反射镜直接贴在放电管的两端。
二、 CO2激光器的激发过程 CO2激光器中与产生激光有关的CO2分子能级图如图(5-13)所示。
• 这一过程反复进行，放电管呈现负阻效应，为了使 放电能够稳定地工作在放电管电流—电压特性曲线