CO2激光器工作原理

激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發的物質中放大或振蕩發射的器件。

工作原理：CO2分子為(wei) 線性對稱分子，兩(liang) 個(ge) 氧原子分別在碳原子的兩(liang) 側(ce) ，所表示的是原子的平衡位置。分子裏的各原子始終運動著，要繞其平衡位置不停地振動。根據分子振動理論，CO2有三種不同的振動方式：①二個(ge) 氧原子沿分子軸，向相反方向振動，即兩(liang) 個(ge) 氧在振動中同時達到振動的最大值和平衡值，而此時分子中的碳原子靜止不動，因而其振動被叫做對稱振動。②兩(liang) 個(ge) 氧原子在垂直於(yu) 分子軸的方向振動，且振動方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直於(yu) 分子軸振動。由於(yu) 三個(ge) 原子的振動是同步的，又稱為(wei) 變形振動。③三個(ge) 原子沿對稱軸振動，其中碳原子的振動方向與(yu) 兩(liang) 個(ge) 氧原子相反，又叫反對稱振動能。在這三種不同的振動方式中，確定了有不同組別的能級。

CO2激光管：是激光機中最關(guan) 鍵的部件。常用硬質玻璃製成，一般采用層套筒式結構。最裏麵一層是放電管，第2層為(wei) 水冷套管，最外一層為(wei) 儲(chu) 氣管。二氧化碳激光器放電管直徑比He-Ne激光管粗。放電管的粗細一般來說對輸出功率沒有影響，主要考慮到光斑大小所引起的衍射效應，應根據管長而定。管長的粗一點，管短的細一點。放電管長度與(yu) 輸出功率成正比。在一定的長度範圍內(nei) ，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(ti) ，使輸出功率穩定。放電管在兩(liang) 端都與(yu) 儲(chu) 氣管連接，即儲(chu) 氣管的一端有一小孔與(yu) 放電管相通，另一端經過螺旋形回氣管與(yu) 放電管相通，這樣就可使氣體(ti) 在放電管中與(yu) 儲(chu) 氣管中循環流動，放電管中的氣體(ti) 隨時交換。

光學諧振腔：CO2激光器的諧振腔常用平凹腔，反射鏡用K8光學玻璃或光學石英，經加工成大曲率半徑的凹麵鏡，鏡麵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98.8%，且化學性質穩定。二氧化碳發出的光為(wei) 紅外光。所以反射鏡需要應用透紅外光的材料，因為(wei) 普通光學玻璃對紅外光不透。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(ti) 。這就使諧振腔內(nei) 激光的一部分從(cong) 這一小孔輸出腔外，形成一束激光。

電源及泵浦：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，陰極圓筒的麵積500cm2，不致鏡片汙染，在陰極與(yu) 鏡片之間加一光欄。泵浦采用連續直流電源激發。激勵CO2激光器直流電源原理，直流電壓為(wei) 把市內(nei) 的交流電壓，用變壓器提升，經高壓整流及高壓濾波獲得高壓電加在激光管上。

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