二氧化碳激光器原理及光学镜片的损伤课件

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。

co2 激光工作原理
CO2激光器的工作原理是基于气体放电放出带有特定波长的
激光光束。

CO2激光器的主要组成部分包括一个带有金属电
极的放电管和能量供给系统。

CO2激光器内的放电管由一个CO2混合气体组成，主要包括CO2分子、N2分子和He原子。

当高压电流通过放电管时，
气体分子被电离，形成电子和正离子。

在电场的作用下，电子与气体分子发生碰撞，使气体分子激发到高能级。

当气体分子从高能级跃迁到低能级时，会释放出一定的能量，这部分能量被传递给CO2分子。

CO2分子在受到能量激发后，会发生自
发辐射跃迁，产生同轴分布的中红外光。

这种中红外光具有波长约为10.6微米，相对较长的波长。

放电产生的辐射能量随后被反射镜聚焦形成束流，并通过光学系统进行调整和合束，最终形成一个高功率、高能量的CO2
激光束。

该激光束可以在空气中传播，用于切割、打孔、焊接、刻蚀等应用。

同时，CO2激光器还可以通过调整参数，实现
连续波或脉冲工作模式，以满足不同应用的需求。

二氧化碳激光原理
二氧化碳（CO2）激光是一种常见的气体激光器。

它的工作原理基于带电气体（常用的是混合的 CO2、N2、He 气体）中的
能级传递过程。

首先，一个带有高电压的电极通过电击使得气体放电，产生等离子体。

接着，电子与气体分子碰撞，使得气体分子的电子能级发生变化。

当气体分子的电子跃迁至高能级时，这些高能态的分子处于不稳定状态，会通过自发辐射等机制向低能态跃迁。

这个退激发过程会释放出弛豫辐射（relaxation radiation）的能量。

在 CO2 激光器中，这个能量释放过程通过另外两种分子进行
传递：N2 和 CO2。

首先，大约 70% 的能量由 N2 分子吸收，
并使 N2 分子电子能级跃迁至振动激发态。

随后，与 N2 分子
碰撞的 CO2 分子会吸收这些振动能量，并使 CO2 分子的振动
激发态转变为致辐射激发态。

最后，CO2 分子退激发时，会
通过辐射跃迁释放出激光光子。

CO2 激光器的激光束通常是长波红外线，波长约为10.6 微米。

由于这种波长的光可以很好地被大部分非金属材料和生物体吸收，因此 CO2 激光被广泛应用于切割、焊接、打孔等工业领域。

总结而言，CO2 激光的工作原理是通过气体分子的能级跃迁
过程，在特定的混合气体中产生光子放射，从而实现激光光束的发射。

这种激光在工业领域有着广泛的应用。

二氧化碳气体激光器的工作原理
二氧化碳气体激光器的工作原理可以简单概括为三个步骤：能级激发、能级跃迁和光放大。

首先，通过电子激发或其他外部能量输入，将二氧化碳气体中的分子激发到高能级。

这个过程需要提供足够的能量，以克服分子内部的束缚力，使分子中的电子跃迁到高能级。

接着，激发到高能级的二氧化碳分子会在非常短的时间内经历自发辐射的过程，即能级跃迁。

在这个过程中，激发态的电子会从高能级跃迁回到低能级，释放出能量。

最后，通过在激发态和基态之间建立的光学谐振腔，将激发态返回基态的过程中释放出的能量进行放大。

这个过程发生在由两个反射镜构成的光学谐振腔内，其中一个镜子是部分透明的，使得一部分光线可以逃逸出来，形成激光输出。

二氧化碳激光器的典型能级跃迁路径是从振动激发态到振动基态。

由于二氧化碳分子的能级结构，二氧化碳激光器通常在10.6微米的波长范围内工作。

此外，交变电场可以使CO2分子发生共振吸收，吸收的能量被转化为分子内振转和振动能，从而提高CO2分子的内能，达到激发的目的。

程控装置可以根据需要调整激发电流的频率和脉冲宽度，以控制激光输出的功率和作用时间。

二氧化碳气体激光器的工作原理涉及到能级激发、能级跃迁、光放大和共振吸收等过程，通过这些过程产生高能量、高度聚焦的激光束。

二氧化碳激光发生器原理激光技术在现代科学和工业中起着至关重要的作用，而二氧化碳激光发生器是其中一种常见的激光发生器。

它利用二氧化碳分子的能级结构和电子能级跃迁来产生激光。

下面将详细介绍二氧化碳激光发生器的原理。

1. 激光介质二氧化碳激光发生器的激光介质是由二氧化碳分子（CO2）组成的混合气体。

在激光介质中，二氧化碳分子的能级结构对激光的产生起着决定性的作用。

2. 能级结构二氧化碳分子的能级结构包括基态和激发态。

基态是指二氧化碳分子中的电子处于最低能级的状态，而激发态是指电子被激发到较高能级的状态。

3. 激发机制二氧化碳分子的激发机制主要有电子冲击和能量传递两种方式。

其中，电子冲击是通过电子束或电子束轰击二氧化碳分子，将电子能量转移到分子内部，使分子的电子跃迁到激发态。

能量传递是指通过与其他激发态分子碰撞，将能量传递给基态分子，使其激发。

4. 能级跃迁当二氧化碳分子的电子被激发到激发态后，会经历一系列的能级跃迁过程。

其中最重要的是从激发态到激发态的电子能级跃迁。

这些能级跃迁产生了激光所需的能量。

5. 激光产生当二氧化碳分子中的电子从激发态跃迁回基态时，会释放出一部分能量。

这些能量以光子的形式被释放出来，形成激光。

由于二氧化碳分子的能级结构和电子能级跃迁的特性，二氧化碳激光发生器产生的激光波长通常在10.6微米左右。

6. 激光放大在二氧化碳激光发生器中，激光波长为10.6微米的光线会通过激光谐振腔来进行放大。

激光谐振腔是由两个反射镜构成的光学腔体，其中一个镜子是部分透明的，允许激光光线出射。

当激光光线经过激光谐振腔多次反射和放大后，最终形成一束强大的激光束。

7. 激光应用二氧化碳激光发生器产生的激光具有许多广泛的应用。

在工业领域中，它被用于切割、焊接、打孔、打标等工艺。

在医疗领域中，它被用于手术刀、皮肤美容、激光治疗等。

此外，二氧化碳激光还被用于科学研究、气象观测、通信等领域。

总结：二氧化碳激光发生器利用二氧化碳分子的能级结构和电子能级跃迁来产生激光，通过激发和能级跃迁的过程释放出能量，形成激光。

二氧化碳激光器的原理
二氧化碳激光器是一种常见的激光器，其原理基于二氧化碳分子的能级结构和激光的发射过程。

在二氧化碳激光器中，激光的产生主要是通过二氧化碳分子的能级跃迁来实现的。

首先，二氧化碳分子的能级结构对于激光的产生起着至关重要的作用。

二氧化碳分子的能级结构是由三个能级组成的，分别是基态、振动激发态和振动转动激发态。

当二氧化碳分子处于振动转动激发态时，会处于一个较高的能级状态，这时候如果受到外界的刺激，就会发生能级跃迁，从而产生激光。

其次，二氧化碳激光器的工作原理是通过电子激发和振动激发来实现的。

当二氧化碳分子处于振动转动激发态时，如果受到外界的电子激发或者其他形式的能量输入，就会导致分子内部的能级跃迁，从而产生激光。

最后，二氧化碳激光器的工作原理还涉及到共振腔和激光的放大过程。

在二氧化碳激光器中，共振腔起着集成和放大激光的作用，通过多次的反射和透射，使得激光得以放大和增强，最终形成一束强大的激光束。

总的来说，二氧化碳激光器的原理是基于二氧化碳分子的能级结构和激光的产生过程。

通过外界的能量输入和共振腔的作用，最终实现了激光的产生和放大。

这种激光器在医学、工业和科研领域有着广泛的应用，其原理的深入理解对于激光技术的发展和应用具有重要意义。

二氧化碳激光二氧化碳激光于1964年首次运用其波长为10.6µm。

因为这是一种非常有效率的激光，作为商业模型来说其转换效率达到10%，所以二氧化碳激光广泛用于激光切割，焊接，钻孔和表面处理。

作为商业应用激光可达45千瓦，这是目前最强的物质处理激光。

1、运作原理二氧化碳激光是一种分子激光。

主要的物质是二氧化碳分子。

它可以表现多种能量状态这要视其震动和旋转的形态而定。

基本的能量网状见图7。

二氧化碳里的混合气体是由于电子释放而造成的低压气体（通常30-50托）形成的等离子（电浆）。

如麦克斯韦-波尔兹曼分布定律所说，在等离子里，分子呈现多种兴奋状态。

一些会呈现高能态（00º1）其表现为不对称摆动状态。

当与空心墙碰撞或者自然散发，这种分子也会偶然的丢失能量。

通过自然散发这种高能状态会下降到对称摆动形态(10 º0) 以及放射出可能传播到任何方向的光子（一种波长10.6µm的光束）。

偶然的，这种光子的一种会沿着光轴的腔向下传播也将在共鸣镜里摆动。

图.1 简单的二氧化碳分子能量水平图大体上，二氧化碳激光的工作物质是由二氧化碳、氦、氮气所组成的混合物。

氮气作为缓冲气体以及它的分子共鸣地传递刺激能量给二氧化碳分子。

因为张弛水平（01¹10）是瓶颈，氦的作用是作为热壑来传递能量给水平（01¹10）给氦原子。

2．二氧化碳激光的种类废热被拒的方式对激光系统设计有很大的影响。

原则上，有两种可能的方式。

第一种方式是基于自动处理自然扩散热气到管墙，运作原理就是密封和慢轴流激光。

第二种是基于气体强迫对流，其运作原理就是快轴流激光。

大体上，主要有五种二氧化碳激光：▪密封式或无流式▪慢轴流▪快轴流▪快速横向流▪横向激励大气（TEA）密封或无流式二氧化碳激光通常以用于光束偏转激光做记号。

它的放电管完全被封住。

这种激光束的质量非常好。

而且在大多数情况下整个放电管可以换新旧的可以重新灌气所以容易保养。