二氧化碳激光器是目前連續(xù)輸出功率較高的一種激光，它發(fā)展較早，商業(yè)產品較為成熟，被廣泛應用到材料加工、醫(yī)療使用、軍事武器、環(huán)境量測等各個領域。在激光的發(fā)展和應用方面，CO2激光器的制作和應用較早也較多，早在1970年代末期，就有從國外直接進口CO2激光器，從事工業(yè)加工和醫(yī)療等應用。從80年代末期開始，CO2激光器被廣泛引進并應用在在材料加工領域。

　　近年來CO2激光加工設備雖然漸趨普及，但激光畢竟是一種新的工具，激光加工技術亦不同于傳統(tǒng)的加工方法，所以工業(yè)界在引進使用CO2激光器的過程中，曾經遇到各種各樣的問題，給很多廠商造成不少困擾。本文針對CO2激光器在不同領域的應用狀況及其演變作以分析，并提出在使用CO2激光器過程中，常面臨的一些問題，按照CO2激光器功率大小分類，闡述其在各個產業(yè)上的應用狀況及演變情況，列舉CO2激光應用者會面對的主要問題并加以分析，最后對CO2激光應用的未來提出展望。 [CO2玻璃管和射頻激光打標機的哪個更穩(wěn)定？] 

　　CO2激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因為它具有一些比較突出的優(yōu)點：

　　第一，它有比較大的功率和比較高的能量轉換效率。一般的閉管CO2激光器可有幾十瓦的連續(xù)輸出功率，這遠遠超過了其他的氣體激光器，橫向流動式的電激勵CO2激光器則可有幾十萬瓦的連續(xù)輸出。此外橫向大氣壓CO2激光器，從脈沖輸出的能量和功率上也都達到了較高水平，可與固體激光器媲美。CO2激光器的能量轉換效率可達30～40%，這也超過了一般的氣體激光器。

　　第二，它是利用CO2分子的振動-轉動能級間的躍遷的，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出。近年來發(fā)現(xiàn)的高氣壓CO2激光器，甚至可做到從9～10微米間連續(xù)可調諧的輸出。

　　第三，它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透明度較高)。[你知多少：CO2激光鏡片的保養(yǎng)] 

　　除此之外，它也具有輸出光束的光學質量高，相干性好，線寬窄，工作穩(wěn)定等優(yōu)點。因此它在國民經濟和國防上都有許多應用，如應用于加工(焊接、切割、打孔等)，通訊、雷達、化學分析，激光誘發(fā)化學反應，外科手術等方面。

　　未來的CO2激光器將朝著以下幾個方向發(fā)展：

　　(1)高功率橫流CO2激光器。

　　高功率橫流CO2激光器，用于激光加工和熱處理，激光器的整機呈一體化的箱體。箱體的上箱體中置有一體化的放電室、熱交換器、風機系統(tǒng)、進出口導流器以及光學諧振腔，箱體的下箱體中置有激光電源、充放氣系統(tǒng)、真空泵、鎮(zhèn)流電阻箱和控制盒。與已有技術相比具有結構緊湊、安裝調試和維修方便、激光器的工作效率高，整機的體積可以小型化的特點。它主要應用于金剛石工具、汽車齒輪、汽車安全氣囊氣體發(fā)生器等焊接中的應用，激光表面淬火與熔覆工藝及其在鋼鐵軋輥表面熔凝淬火、石油化工零件表面修復等方面的特殊應用。

　　(2)聲光調QCO2激光器：為滿足激光測距、環(huán)境探測、空間通訊及激光與物質相互作用機理研究等領域應用要求，研制了聲光調QC02激光器。針對影響聲光調QCO2：激光器輸出的各種因素，利用調Q脈沖激光器速率方程對該激光器輸出的主要技術參數進行了理論分析和計算，提出了聲光調QCO2：激光器優(yōu)化設計的方法，并進行了驗證實驗。[co2激光打標機的工作原理是什么？]

　　激光器脈沖重復頻率為lHz～50kHz，在lkHz運轉時獲得的輸出激光脈沖寬度為180ns，峰值功率為4062W，與理論計算基本一致。結果證明：通過聲光晶體(AO)的優(yōu)選及諧振腔的合理設計?？蓪崿F(xiàn)小型CO2激光器的高重頻、窄脈寬，高峰值功率輸出，并可通過光柵選線的設計方式和TTL信號控制實現(xiàn)此類激光器的波長調諧和編碼輸出。

　　(3)緊湊型長壽命射頻激勵波導CO2激光器:為了使CO2激光器在工業(yè)加工及軍事上有更廣泛的應用,采用鋁合金拉制型材作為激光器殼體、盤裝電感代替?zhèn)鹘y(tǒng)線繞電感的結構以及全金屬封接工藝等,研制出一種緊湊型長壽命射頻激勵波導CO2激光器.可連續(xù)輸出或在不高于20kHz調制頻率下脈沖輸出,最大輸出功率30W,實測工作壽命超過1500h,存儲壽命超過1.5a.結果表明,這種激光器具有結構緊湊、輸出功率穩(wěn)定、工作壽命長、可連續(xù)及脈沖調制工作等特點,除了能滿足各種材料的加工,也可在軍事上應用。[講解CO2激光打標機的光路調節(jié)]

　　(4)新型便攜式TEACO2激光器：它是一種新型便攜式橫向激勵大氣壓CO2激光器。該激光器采用4節(jié)5號充電電池直流供電,在1Hz重復頻率條件下,可連續(xù)工作1h.激光器整機(包括電源及控制系統(tǒng))尺寸為200nm×200mm×360mm,質量小于8kg.激光器使用紫外電暈預電離方式,放電均勻、穩(wěn)定.自由振蕩情況下,激光脈沖輸出能量達到35mJ,輸出脈沖寬度為70ns。

　　(5)高功率連續(xù)CO2激光器：針對直升飛機發(fā)動機渦輪葉片采用連續(xù)激光熔覆出現(xiàn)裂紋及葉片變形的問題,在5kW連續(xù)橫流CO2激光器上,采用新的電源控制方案,通過軟件及相關控制,實現(xiàn)了脈沖激光功率輸出.克服了采用高功率開關電源帶來的成本和穩(wěn)定性問題.且脈沖調制頻率可達到5Hz,調制占空比可達到5%～100%.當采用4kW峰值功率,4Hz脈沖重復頻率,占空比為20%時,在發(fā)動機葉片K403合會表面進行合金粉末StelliteX-40的熔覆實驗.結果表明,熔覆后熱影響區(qū)比連續(xù)激光減少50%,硬度提高5%,界面結合性能與母材相當,無熔覆裂紋及葉片變形。

　　多年來，我國國家科技計劃對軸流CO2激光器和橫流CO2激光器做了大量消化吸收工作。中、美、日、俄研發(fā)的橫流CO2激光器，成本低，功率大，但因光束質量不是很好，主要用于再制造和熱處理。由德國開發(fā)的軸流CO2激光器由于光束質量好，所以已經被廣泛應用于激光焊接和切割。但是由于軸流CO2激光器造價高、結構復雜、維護費高、運行費高，中小企業(yè)難以接受，導致其在推廣應用方面進展緩慢，因此軸流CO2激光器顯然不是我國CO2激光器發(fā)展方向。

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