CO2激光器详解共28页PPT资料
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CO2激光器详解28页PPT
e * C 2 ( 0 O 0 0 ) 0 C 2 ( 0 O 0 1 )0 e
与这类过程相对应的电子碰撞截面非常大。当电子能量为 0.3eV时，峰值截面为510-10cm2。受到电子碰撞后被激发 到高振动激发态的CO2分子中的很大一部分将通过振动模与 振动模之间的能量交换（V-V迟豫），从激发态沿着能量 阶梯跃落下来，很容易被长寿命的0001能级收集。
2020/5/29
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可能的跃迁：
根据波函数对称性的要求，在电子基态上的振动和转动波 函数应具有相同的对称性：对称振动的波函数是对称的， 弯曲振动和反对称振动的波函数是反对称的。J为偶数的 转动态的波函数是对称的，J为奇数的转动态的波函数是 反对称的。因此，在0001能级上，J为偶数的转动能级是 空的，在1000能级上，J为奇数的转动能级是空的。
CO2分子的0110能级能否被尽快排空。实际情况是，0110能级使分子到
基能级的衰变变慢，它的作用表现为一种瓶颈现象。
He的存在将对0110能级的寿命产生很大影响。He与0110能级上的CO2分
子碰撞的结果使0110能级的寿命达到=2×10-5秒。
He的存在不仅有助于抽空CO2分子的激光下能级，满足实现激光连续
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图10 (a) 纵向封离型激光器
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因此，通常是00011000跃迁中的P(22)支起振，在J=2l的转 动能级上的粒子数被迅速消耗，于是，其它转动能级上的
CO2分子将迅速跃迁到这一转动能级上来。就是说，P(22)支 振荡将吃掉其它转动能级上的粒子数,这就是转动竞争效应。
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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：
与这类过程相对应的电子碰撞截面非常大。当电子能量为 0.3eV时，峰值截面为510-10cm2。受到电子碰撞后被激发 到高振动激发态的CO2分子中的很大一部分将通过振动模与 振动模之间的能量交换（V-V迟豫），从激发态沿着能量 阶梯跃落下来，很容易被长寿命的0001能级收集。
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可能的跃迁：
根据波函数对称性的要求，在电子基态上的振动和转动波 函数应具有相同的对称性：对称振动的波函数是对称的， 弯曲振动和反对称振动的波函数是反对称的。J为偶数的 转动态的波函数是对称的，J为奇数的转动态的波函数是 反对称的。因此，在0001能级上，J为偶数的转动能级是 空的，在1000能级上，J为奇数的转动能级是空的。
CO2分子的0110能级能否被尽快排空。实际情况是，0110能级使分子到
基能级的衰变变慢，它的作用表现为一种瓶颈现象。
He的存在将对0110能级的寿命产生很大影响。He与0110能级上的CO2分
子碰撞的结果使0110能级的寿命达到=2×10-5秒。
He的存在不仅有助于抽空CO2分子的激光下能级，满足实现激光连续
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图10 (a) 纵向封离型激光器
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因此，通常是00011000跃迁中的P(22)支起振，在J=2l的转 动能级上的粒子数被迅速消耗，于是，其它转动能级上的
CO2分子将迅速跃迁到这一转动能级上来。就是说，P(22)支 振荡将吃掉其它转动能级上的粒子数,这就是转动竞争效应。
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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：
CO2激光器详解培训课件
、Xe
* 2
H等g ，2*
另一类是异核型准分子 (Exciplex)，如惰性气体的氧化
物和卤化物 XeO、* XeF等*，以及金属卤化物 HgC等l * 。
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An excimer laser is a specific type of molecular gas laser that produces high intensity light in the ultraviolet (UV) range of the electromagnetic spectrum. The UV light source is a Lumonics PM-848k excimer laser, which can be configured to operate with either a KrF (krypton-fluoride) gas mixture at 248 nm or an ArF (argon-fluoride) gas mixture at 193 nm. The excimer laser beam will be used for microfabrication in a wide range of absorbing materials. Any feature down to a size of 2 mm can be etched into a surface in a fraction of the processing time of standard photolithography. The range of applications will cover accurate and rapid scribing, drilling holes through the substrate, and creating complicated patterns and devices out silicon and plastics alike.
常用气体激光器讲解PPT课件精选全文
3、一般连续输出几瓦到十几瓦，甚至上百瓦。
4、输出波长易 被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物 止血效果最好。 在临床上主要用于外科手术，用它作“光 刀” ，尤其是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用 光纤导人内镜进行止血等非手术治疗。目前它广泛用于眼科 凝固、皮肤科、内科等综合治疗领域。
.
表 氩离子激光的可见光光谱线
当T1态上积累了足够的分子后， T1→T2的吸收将很快使激光器的 增益下降，以致激光淬灭。通常采 用的方法是在染料中加入三重态淬 灭剂，缩短Tl的寿命。
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直管闪光灯泵浦的染料激光器示意图
一般由激光工作物质、激励光源、聚光系统和谐振腔 及波长选择装置组成
.
.
.
.
输出特性
• 1．输出激光波长可调谐 某些染料激光波长的可调宽度达上 百纳米，所以称为可调谐激光器。
可见染料激光形成过程，经 历了两次无辐射跃迁。
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三、染料分子的三重态“陷阱”
能级图中的T1和T2是三重态。 由于三重态T1较单态S1低，所以 处在S1中的分子很容易无辐射地 跃迁到T1上，又因为T1与S0之间 不产生辐射跃迁，而且T1的寿命 较长，约为10-4～10-3s，所以T1 态对于激发分子来说，相当于一个 “陷阱”。
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二、染料分子的光辐射过程
染料分子能级图
吸收了外来光子后，分子就 从基态能级跃迁到S1态的较高 的振动转动能上（图中A→b）。 由于频繁的热交换，大多数被 激发的分子无辐射地衰变到S1 态的最低的振动转动能级上 （图中b→B）。这样，在B与 基态S0的较高的振动转动能级 （图中a）之间就实现了粒子数 反转。当反转达到阈值时，就 可以产生激光。
氩离子激光器
原子或分子因某种原因失去电子或获得电子的过 程称为电离。若原子失去电子，称为正离子，反 之则称为负离子。
4、输出波长易 被血红蛋白吸收，所以氩离子激光器对生物 止血效果最好。 在临床上主要用于外科手术，用它作“光 刀” ，尤其是上、下消化道出血时，氩离子激光器可以利用 光纤导人内镜进行止血等非手术治疗。目前它广泛用于眼科 凝固、皮肤科、内科等综合治疗领域。
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表 氩离子激光的可见光光谱线
当T1态上积累了足够的分子后， T1→T2的吸收将很快使激光器的 增益下降，以致激光淬灭。通常采 用的方法是在染料中加入三重态淬 灭剂，缩短Tl的寿命。
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直管闪光灯泵浦的染料激光器示意图
一般由激光工作物质、激励光源、聚光系统和谐振腔 及波长选择装置组成
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输出特性
• 1．输出激光波长可调谐 某些染料激光波长的可调宽度达上 百纳米，所以称为可调谐激光器。
可见染料激光形成过程，经 历了两次无辐射跃迁。
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三、染料分子的三重态“陷阱”
能级图中的T1和T2是三重态。 由于三重态T1较单态S1低，所以 处在S1中的分子很容易无辐射地 跃迁到T1上，又因为T1与S0之间 不产生辐射跃迁，而且T1的寿命 较长，约为10-4～10-3s，所以T1 态对于激发分子来说，相当于一个 “陷阱”。
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二、染料分子的光辐射过程
染料分子能级图
吸收了外来光子后，分子就 从基态能级跃迁到S1态的较高 的振动转动能上（图中A→b）。 由于频繁的热交换，大多数被 激发的分子无辐射地衰变到S1 态的最低的振动转动能级上 （图中b→B）。这样，在B与 基态S0的较高的振动转动能级 （图中a）之间就实现了粒子数 反转。当反转达到阈值时，就 可以产生激光。
氩离子激光器
原子或分子因某种原因失去电子或获得电子的过 程称为电离。若原子失去电子，称为正离子，反 之则称为负离子。
第3章_二氧化碳激光器
氦气，氙气和氢气等。由于这种激光 器能量转换效率高达25%。故常做成 高功率输出的激光器。CO2激光器的 波长为10.6μm，是不可见的红外光，
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．
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．
激光医疗器械介绍 PPT课件
10、 光通信：光通信用的激光器差不多全部是半导 体激光器，只有少量的CATV系统采用1310纳米或 1550纳米LD泵浦固体激光器。通信用的激光器主要有 两类：光纤放大器用的泵浦光源和发射机用的信号光 源。1998年，全部激光器在通信领域的销售额高达14 亿美元. 11、 条码扫描：条形码扫描器主要采用半导体激光 器，只有一些老的系统还在使用 He-Ne激光器（大约 30000只/年）。 12、 正在出现的新应用：该领域包括航空、军事、区 域网、计算机应用等。航空和军事又包括商用导航、 军事演习系统、测距仪、卫星和激光冷却等。区域网 包括计算机区域互连网。
医学资料 3
5、 成像记录：成像记录包括商业印刷系统、医用 成像仪器、台式计算机用的打印机、传真机、复印机 等。 6、 遥感应用：遥感应用包括大气化学元素浓度、 空气流动、森林植被调查等的激光测量系统。此外， 还包括采用半导体激光器的自动防撞系统。 7、 检查、测量和控制：这一领域的激光应用在整 个激光应用中所占的份额很小，约为1%，但包含的内 容较多，如用于建筑业和农业的准直激光系统，用于 非破坏测量或机器视觉中激光器。 8、 娱乐：该领域包括激光娱乐、激光束显示、激 光指示器、全息显示。 9、 光存储：用于光存储的激光器大部分是半导体 4 医学资料 激光器。
医学资料 22
激光医疗设备及其应用机理
不同类型的激光治疗范围不同 下面例举几种激光应用:
医学资料
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宝石激光 系波长6943的单色红光，脉冲 式输出（焦尔级）或连续式输 出（毫瓦级），主要用于治疗 眼科疾病。
医学资料
24
氮分子激光
系波长3371的单色长波紫外光，脉冲输出，功 率0.1～2.0毫焦耳，可用于治疗较表浅的局限 的化脓性炎症，感染创面、头癣、手、足癣、 湿疹、神经性皮炎、皮肤皲裂、结节性痒疹、 白癜风、外耳道疖肿、扁桃腺炎等；也可用做 穴位照射，治疗气管炎、支气管哮喘、神经衰 弱等内科和神经科的病症；此外，氮分子激光 还可做为荧光检查的光源，诊断早期肿瘤。
《co2激光治疗仪》幻灯片
氦氖激光器的构造：
氦氖激光器的构造一般由放电管和光学谐振腔所组成。激光器的中心 是一根毛细玻璃管，称作放电管〔直径为1mm左右〕；外套为储气局部〔 直径约45mm〕；阳极是钨针，；阴极是钼或铝制成的圆筒，壳的两端贴 有两块与放电管垂直并相互平行的反射镜，构成平凹谐振腔。两个镜板都 镀以多层介质膜，一个是全反射镜，通常镀17层膜。交替地真空镀氟化镁 〔MgF2〕与硫化锌〔ZnS〕。另一镜作为输出镜，通常镀7层或9层膜〔 由最正确透过率决定〕。毛细管内充入总气压约为2Torr的He、Ne混合气 体，其混合气压比为5：1－7：1左右。当一些氖原子在实现了粒子数反转 的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在 两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，实现其对光波的放 大，从而得到传播方向一样、相位一致、频率单一而能量高度集中的激光 。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100％，即完全反射。另一 个反射率约为98％，激光就是从后一个反射镜射出的。
氦氖激光器〔激光管〕的简要构造见以下图所 示
氦氖激光治疗主要用途：
理疗科：颈周炎、肩周炎 、骨炎、腱鞘炎、高血压等。 皮肤科：皮肤溃疡、烧伤、带状疱疹、对创伤面照射起到杀菌和加
快愈合的作用，特别对老烂脚效果更为明显。 五官科：鼻炎效果特好。 精神卫生：对失眠、精神分裂症效果明显。 骨科：关节炎、骨折、甲沟炎等 。 妇科：子宫慢性炎症、宫颈糜烂等。 儿科：小孩遗尿、腹泻、小儿麻痹症等。 泌尿科：前列腺炎。
《co2激光治疗仪》幻灯 片
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内容：氦氖激光治疗仪
氦氖激光治疗原理: 氦氖激光是一种原子气体激光器。世界上首台氦－氖激光器诞生于
二氧化碳激光器简介PPT
阴极：铼钨针 串接镇流电阻r与R 阳极：紫铜板 边缘倒圆 放电区气流风道：与振荡模体积和风机能力有关
喉道的设计 阴阳极间距离
提高工作气压的好处： 1 输出功率随气压增大而增大 2 不纯气体比相应减小，有利于长时间运行 3 气压增加，碰撞引起谱线加宽，减小纵模平移的影响 4 气体质量流量随气压增大而增大，有利于风机的正常工作， 同时气体温度不易上升
3)输出能量与激励能量的关系 呈线性关系，注入能量过大会出现弧光放电等不稳定现象
4）输出能量，脉冲功率与气压的关系 输出能量随气压增高而增高 脉冲宽度随气压增高而减小
5）光束质量 由于存在各种不均匀性，光束质量不如CO2普通激光器好
4.6 高功率CO2激光器的结构设计 1 谐振腔的设计
光桥 镜子支承座 光桥托 2 放电系统的结构设计 2.1 横流电激励： 1）针－板式放电结构
R=2 ～3L 放电管直径D： 针对基横模运行，D=3ω凹
多模输出，D≥4ω凹
1
1
凹＝
2
LR R
2
L
4
2) 确定谐振腔的参数
总损耗 α＝α m＋αmn
由经验表达式算出G0和Is G0 1.4102 / D Is 72 / D2
再由 Topt 2G0l 计 算最佳耦合时输出镜的透过率
4.4 高功率CO2激光器 1 高功率CO2激光器特点
4 输出谱线 转动能级的竞争效应
4.3 普通CO2激光器的结构与设计 1 结构
电极 放电管 储气管 回气管 冷却水管 谐振腔镜
2 小型CO2激光器的设计 针对小型封离型CO2激光器
1）确定谐振腔的主要尺寸 放电管长度： l＝PW/W0 总长度 L=l＋2△l △l 为总长的5－15％ 一般采用大曲率平凹腔，凹面镜的曲率半径为
喉道的设计 阴阳极间距离
提高工作气压的好处： 1 输出功率随气压增大而增大 2 不纯气体比相应减小，有利于长时间运行 3 气压增加，碰撞引起谱线加宽，减小纵模平移的影响 4 气体质量流量随气压增大而增大，有利于风机的正常工作， 同时气体温度不易上升
3)输出能量与激励能量的关系 呈线性关系，注入能量过大会出现弧光放电等不稳定现象
4）输出能量，脉冲功率与气压的关系 输出能量随气压增高而增高 脉冲宽度随气压增高而减小
5）光束质量 由于存在各种不均匀性，光束质量不如CO2普通激光器好
4.6 高功率CO2激光器的结构设计 1 谐振腔的设计
光桥 镜子支承座 光桥托 2 放电系统的结构设计 2.1 横流电激励： 1）针－板式放电结构
R=2 ～3L 放电管直径D： 针对基横模运行，D=3ω凹
多模输出，D≥4ω凹
1
1
凹＝
2
LR R
2
L
4
2) 确定谐振腔的参数
总损耗 α＝α m＋αmn
由经验表达式算出G0和Is G0 1.4102 / D Is 72 / D2
再由 Topt 2G0l 计 算最佳耦合时输出镜的透过率
4.4 高功率CO2激光器 1 高功率CO2激光器特点
4 输出谱线 转动能级的竞争效应
4.3 普通CO2激光器的结构与设计 1 结构
电极 放电管 储气管 回气管 冷却水管 谐振腔镜
2 小型CO2激光器的设计 针对小型封离型CO2激光器
1）确定谐振腔的主要尺寸 放电管长度： l＝PW/W0 总长度 L=l＋2△l △l 为总长的5－15％ 一般采用大曲率平凹腔，凹面镜的曲率半径为
二氧化碳激光器CO2知识分享
二氧化碳激光器C O2二氧化碳(CO2)激光器介绍二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器，其波长为10.6微米附近的中红外波段。
其通过连续波、脉冲和高能量超脉冲技术以不同的能量和时间照射人体皮肤组织，组织吸收激光能量后主要发生光热反应，可使皮肤组织切割、汽化、碳化、凝固或适当变性，达到祛除病变，同时止血或结痂，改变皮肤肌理，达到治疗或理疗的目的。
二氧化碳(CO2)激光器原理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。
二氧化碳(CO2)激光治疗仪器作用（1）按输出方式分1）连续输出；2）脉冲输出——调制频率高达1MHz；3）Q开关输出——电光调Q与声光调Q。
（2）按谐振腔的工作分1）波导腔——孔径D=1～3mm；2）自由空间腔——孔径D=4～6mm。
（3）按激励极性分1）单相；2）反相。
（4）按腔体结构分1）单腔；2）多腔；（a）折叠腔：V型——2折；Z型——3折；X型——4折。
（b）列阵腔：短肩列阵；交错列阵。
（c）积木式：并联—2腔；三角组联—3腔。
3）大面积放电（a）平板型，（b）同心环型。
（5）按均恒电感分布方式分1）准电感谐振技术—用于低电容激光头；2）平行分布电感谐振技术—用于高电容激光头。
（6）按谐振腔材料分1）陶瓷—金属混合型；2）全陶瓷型；3）全金属型。
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2019/12/30
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激光上下能级的寿命和下能级的排空
CO2各能级的自然寿命都很长。0001能级的s=210-3秒，1000能级的 s=1.1秒。这是因为，00010000是允许的光学跃迁，而10000000是 禁戒的。这种情况对产生激光振荡十分不利。
在CO2激光器中有多种气体成分存在，使不同能级的衰变主要取决于 碰撞。
CO2激光器输出光谱
CO2的振转能级非常密集，使CO2激光器输出的波长十分丰富。
00011000跃迁的波长范围是10.06m～11.02m；其中，P 支从P4～Ｐ56共有27条谱线，最强的是P18、P20、P22、和 P24。R支从R4～R54共有26条谱线，最强的是R18、R20、R22 和R24；
振荡的条件。而且有助于让放电区的剩余热量传走 。
2019/12/30
7
转动能级竞争
不同的振动能级之间的热平衡速率较小，约为103秒-1；而 在同一振动态上的不同转动能级之间的热平衡速率很大， 约为107秒-1)。于是，处在同一振动态的所有转动能级上 的全部粒子都对具有最高增益的那个转动能级的激光跃迁 有贡献。
2019/12/30
5
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。
2019/12/30
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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：
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可能的跃迁：
根据波函数对称性的要求，在电子基态上的振动和转动波 函数应具有相同的对称性：对称振动的波函数是对称的， 弯曲振动和反对称振动的波函数是反对称的。J为偶数的 转动态的波函数是对称的，J为奇数的转动态的波函数是 反对称的。因此，在0001能级上，J为偶数的转动能级是 空的，在1000能级上，J为奇数的转动能级是空的。
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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
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图10 (a) 纵向封离型激光器
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因此，通常是00011000跃迁中的P(22)支起振，在J=2l的转 动能级上的粒子数被迅速消耗，于是，其它转动能级上的
CO2分子将迅速跃迁到这一转动能级上来。就是说，P(22)支 振荡将吃掉其它转动能级上的粒子数,这就是转动竞争效应。
CO2分子的0110能级能否被尽快排空。实际情况是，0110能级使分子到
基能级的衰变变慢，它的作用表现为一种瓶颈现象。
He的存在将对0110能级的寿命产生很大影响。He与0110能级上的CO2分
子碰撞的结果使0110能级的寿命达到=2×10-5秒。
He的存在不仅有助于抽空CO2分子的激光下能级，满足实现激光连续
N2(=1)+CO2(0001)N2(=0)+CO2(0001)-2.5103eV
因此，通过N2分子的近共振能量转移来泵浦0001能级是很 有效的过程。
N2是CO2激光器中的能量转移气体。当E/N=2．610-16Vcm2 时，输入电功率的大部分被用于激发0001能级。所以说CO2 激光器的效率是相当高的。
CO2激光器
分子气体激光器利用分子的振动一转动能级之间 的跃迁。第一类分子激光器是振动一转动激光器。 它利用同一电子态(基态)的不同振动态的转动能 级之间的跃迁，振荡波长在中红外或远红外波段 (5-300 m)。第二类分子激光器是电子—振动激 光器。
CO2激光器是振动—转动分子激光器的代表。它 的工作气体是CO2,N2和He的混合物。原子里的 电子保留在基态，激光跃迁发生在CO2的不同振 动态的两个转动能级之间。CO2激光器效率高,输 出能量大,功率高。
CO2分子可以看作是一个“哑铃”形的刚性转子。转动量 子数为J的转动能级上的平衡粒子数为：
N J (2J 1 )e B(J J 1 )/kB T
在CO2分子的0001能级中，J=21的转动能级上的粒子数最多。
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CO2激光器的结构
CO2激光器的种类多，应用广泛。从激光器的结构来看， CO2激光器可分为 ： (1)纵向封离型激光器；(2)纵向流动激光器；(3)横向流 动激光器；(4)横向激励高气压激光器(TEA)；(5)射频激 励激光器；（6）波导CO2激光器；（7）气动激光器。
000102线。
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图10 （b）纵向流动激光器
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图10 (c) 横向流动激光器
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图10 (d) 横向激励高气压激光器(TEA)
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图10 (e) 波导CO2激光器
e * C 2 ( 0 O 0 0 ) 0 C 2 ( 0 O 0 1 )0 e
与这类过程相对应的电子碰撞截面非常大。当电子能量为 0.3eV时，峰值截面为510-10cm2。受到电子碰撞后被激发 到高振动激发态的CO2分子中的很大一部分将通过振动模与 振动模之间的能量交换（V-V迟豫），从激发态沿着能量 阶梯跃落下来，很容易被长寿命的0001能级收集。