二氧化碳激光器(经典)
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基于CO2分子激光原理的激光器。
其
工作原理是通过在一个由带电的电极和一个具有反射镜的管道中加入合适的混合气体，产生激发CO2分子的电流放电，使
得CO2分子跃迁到较高的能级，并在这个跃迁的过程中释放
出能量。
具体来说，二氧化碳激光器的工作原理可以分为三个步骤：
1. 激发态产生：在电流放电的作用下，电子会与CO2分子碰
撞并激发CO2分子至激发态。
这些激发态分子具有较高的能量。
2. 跃迁过程：当激发态的CO2分子与其他的CO2分子碰撞时，它们会通过非辐射的碰撞跃迁到一个较低的激发态。
在跃迁过程中，CO2分子会释放出特定的光子能量。
3. 光放大：通过将一端的管道设置为输出窗口，可以将产生的光线透过窗口放大，形成激光束。
其中，管道的两端都是具有高反射能力的反射镜，它们可以将光子反射回管道中，形成来回反射的光束，最终形成激光束。
总结来说，二氧化碳激光器的工作原理是通过电流放电使
CO2分子激发，产生特定波长的光子能量，并通过反射镜的
反射将光线放大形成激光束。
它在工业、医疗和科学研究等领域有着广泛的应用。
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激光器光谱
co2激光器光谱CO2激光器（二氧化碳激光器）是一种使用二氧化碳分子产生激光的气体激光器。
它具有广泛的应用领域，包括医疗、工业、科研等。
CO2激光器的工作原理是通过电子激发二氧化碳分子，使其跃迁到激发态并发射光子，从而产生激光。
CO2激光器的光谱特性是其特有的光子发射光谱。
该光谱主要由二氧化碳分子的谱线组成，具有几个特征峰。
在一般的CO2激光器中，常用的工作波长是10.6微米。
CO2激光器在这个波长范围内具有很高的功率输出和较好的光束质量，因此成为常用的工业激光器。
CO2激光器的光谱特性与二氧化碳分子的能级结构有关。
二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成，其中碳原子与两个氧原子形成两个双键，其中一个是弱双键，另一个是强双键。
当CO2分子被电子激发时，激发态电子与CO2分子之间发生碰撞。
碰撞使激发态电子跃迁至高能级，产生激光辐射。
CO2激光器的光谱可以分为两个主要部分：热光和激射光。
热光是由CO2分子高能态自发跃迁到低能态时产生的，其波长分布在9.4至11.7微米之间，峰值波长为10.6微米。
热光通常具有较强的辐射强度，但光束质量较差。
激射光是通过反向性跃迁和产生受激辐射而产生的，并具有更窄的光谱线宽和更高的光束质量。
CO2激光器的光谱特性对其应用具有重要意义。
在医疗领域，CO2激光器可用于手术切割、切割和焊接，其波长与组织的吸收特性相匹配，因此具有较高的手术精度和效果。
在工业和制造领域，CO2激光器主要用于材料加工，如切割、打孔和焊接。
其高功率和较强的穿透力使其能够处理各种材料，并具有高效率和精确性。
在科学研究领域，CO2激光器可以用于大气研究、光谱分析等，其波长范围广泛，能够覆盖多种分子光谱。
总之，CO2激光器的光谱特性主要由二氧化碳分子的能级结构决定，其光谱包含热光和激射光。
这些光谱特性使CO2激光器在医疗、工业和科研等领域具有广泛的应用前景。
随着科技的发展，相信CO2激光器在未来将会有更多的应用和突破。
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。
二氧化碳激光治疗仪
基本结构 通常由主机、导光臂及脚踏开关三部分组成，其中主机主要包括激光管、电源与控制系统、冷却系统等。 基本结构
工作原理
Байду номын сангаас
二氧化碳激光是由工作物质二氧化碳气体分子受电激励后所产生的激光束，发散角极小，能量密度高，经聚 焦后，可达每平方厘米几千瓦的功率，医疗上可用于对病灶组织的汽化，烧灼或切割病灶组织。而未经聚焦的原 光束照射病灶组织，可对生物组织产生凝固作用。CO2激光是波长10.6um的红外光，穿透组织较深，经扩束后照 射，能对深部组织加热理疗 。
二氧化碳激光治疗仪
介绍
01
03 临床应用 05 优点
目录
02 工作原理 04 禁忌症
二氧化碳激光治疗仪是一种主要用于人体组织的切割、汽化、碳化、凝固和照射，从而达到治疗目的的医疗 器械。广泛应用于耳鼻喉科、皮肤科、美容科、妇科、神经外科等外科手术。主要治疗血管性皮肤病，色素性皮 肤病，恶性肿瘤，良性肿瘤或囊肿，角化、增生及其他皮肤病等。
禁忌症
禁止对眼球的照射。手术中切割血管时应有止血措施。
优点
激光治疗技术，安全有效的治疗方式，使你的肌肤无烧灼刺痛，针刺或剥离等不适感，术后无红肿现象，治 疗全程零感染。
谢谢观看
临床应用
二氧化碳激光治疗仪采用封离型CO2激光器，输出不可见红外激光，特点是光束细，能量密度高 ；二氧化碳 激光治疗仪输出的激光经导光关节臂传输，配有各种刀头，适用于各种用途。二氧化碳激光束经聚焦镜输出时， 聚焦点产生的高温能将靶组织气化，可用于切割烧灼；二氧化碳激光不经聚焦镜 （直接）输出，能量密度较低， 可对靶组织作凝固手术；二氧化碳激光治疗仪如激光束经扩束镜输出，激光束经扩散放大，可作照射理疗。对人 体组织可作汽化、烧灼、切割凝固手术。扩束照射人体组织，有消炎、镇痛、理疗作用。临床主要用于以下方面：
二氧化碳激光器分类、特点与应用
二氧化碳激光器分类、特点与应用二氧化碳激光器是一种使用二氧化碳气体为工作介质的激光器，根据不同的工作方式和输出功率，可以分为连续波二氧化碳激光器和脉冲二氧化碳激光器两种类型。
连续波二氧化碳激光器：连续波二氧化碳激光器的输出功率较高，通常在几瓦到几百瓦之间。
其特点是输出稳定，能量密度均匀，适用于许多高精度的工业加工应用，如激光切割、激光打孔、激光刻蚀等。
脉冲二氧化碳激光器：脉冲二氧化碳激光器的输出功率较低，通常在几十瓦以下，但脉冲宽度很短，能量密度很高。
其特点是激光脉冲能量较大、有较高的单脉冲能量和重复频率，适用于高精度的微加工、皮肤美容、医疗治疗等领域。
二氧化碳激光器具有以下特点：1. 高光束质量：二氧化碳激光器的波长为10.6微米，能够聚焦到很小的斑点，适用于高精度的激光加工。
2. 高效能：二氧化碳激光器的光电转换效率较高，能源消耗相对较低。
3. 易于操作和维护：二氧化碳激光器体积较小，结构简单，工作稳定可靠，维护方便。
4. 应用范围广：二氧化碳激光器可以用于金属加工、非金属材料加工、医疗美容、科研等多个领域。
二氧化碳激光器的应用领域包括但不限于：1. 激光切割：二氧化碳激光器可以切割金属、塑料、纸张等材料，广泛应用于汽车制造、电子产业等。
2. 激光打孔：二氧化碳激光器可以在金属、陶瓷、聚合物等材料上进行高精度的打孔加工。
3. 激光焊接：通过二氧化碳激光器的热效应，可以在汽车制造、航空航天等领域实现材料的高效焊接。
4. 医疗美容：二氧化碳激光器可以用于皮肤表面的去除、疤痕修复、皮肤组织切割等美容和医疗应用。
5. 科学研究：二氧化碳激光器被广泛应用于光谱分析、光化学反应等科学研究领域。
第3章_二氧化碳激光器
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．
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二氧化碳激光器
一.CO2激光器简介
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。
二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器。
放电管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2气体和其他辅助气体（主要是氦气和氮气，一般还有少量的氢或氙气）；电极一般是镍制空心圆筒；谐振腔的一端是镀金的全反射镜，另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜。
当在电极上加高电压（一般是直流的或低频交流的），放电管中产生辉光放电，锗镜一端就有激光输出，其波长为10.6微米附近的中红外波段；一般较好的管子。
一米长左右的放电区可得到连续输出功率40～60瓦。
CO2激光器是一种比较重要的气体激光器。
这是因为它具有一些比较突出的优点：
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明度较高）。
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。
二.大功率横向激励二氧化碳激光器的应用
主要用于激光焊接、激光切割、激光热处理等。
在汽车工业、钢铁工业、造船工业、航空工业、机械工业、冶金工业、金属加工和电机制造等领域广泛应用。
应用CO2激光相干成像雷达进行机载反坦克导弹的精确制导的研究，是1977年由麻省理工学院的林肯实验室开始的，实验室
于1981年研制成功并进行了演示试验。
早在20世纪70年代末，美国国防先进技术研究计划局（Defence Advanced Research Projects Agency）就决定把CO2激光相干成像雷达作为第二代巡航导弹制导系统的主攻方向，现已到了技术基本成熟阶段。
DARPA和美国空军航空系统分部主持的巡航导弹先进制导（CMAG，Cruise Missile Advanced Guidence）预研计划，1977~1989年完成了研究计划，并完成了飞行演示实验，进一步研制了CO2激光主动成像雷达导引头工程样机。
目前CMAG技术已应用在空中发射的先进战略巡航导弹AGM-129A上，使其目标精度由原来的40m提高到3m，提高一个数量级。
美国前麦·道公司为空军研制的一种全天候CO2激光相干成像雷达，于1988年进行了样机演示，预计装在战斧（Tomahawk）改型巡航导弹上。
本技术重点解决激光器不稳定关键因素，克服国内激光器存在的缺点。
科学的电极结构设计及电极冷却器设计使激光器电极功能多、性能佳，具有连续体积主放电、连续体积预电离、连续体积脱除氮的氧化物功能。
在放电区域内，激光器放电均匀稳定，放电光束质量好，接近射频激励，等离子体均匀稳定，电场强度、电流密度、气体流场、信号增益分布均匀，激光器稳定性大幅度提高，光束质量极大地改善，激光器寿命长，适合大极间距离、大面积、高气压均匀放电，可实现圆形光斑输出，满足工业激光精加工要求，并且体积预电离、体积脱除氮的氧化物功能，在国内处于领先水平。
采用高频正弦交流信号激励，馈送电工率大、注入功率密度大、激光电极及工作气体冷却效果
佳，激光器成本、技术要求比射频激励低的多，便于普及和推广。