二氧化碳激光器的工作原理及发光过程

二氧化碳激光器简介

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。

二氧化碳激光器的工作原理

二氧化碳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，二氧化碳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。

二氧化碳激光器的发光过程

二氧化碳激光器中，主要的工作物质由二氧化碳，氮气，氦气三种气体组成。

其中二氧化碳是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦，可以加速010能级热弛预过程，因此有利于激光能级100及020的抽空。氮气加入主要在二氧化碳激光器中起能量传递作用，为二氧化碳激光上能级粒子数的积累与大功率高效率的激光输出起到强有力的作用。二氧化碳分子激光跃迁能级图二氧化碳激光器的激发条件：放电管中，通常输入几十mA或几百mA的直流电流。放电时，放电管中的混合气体内的

氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。这时受到激发的氮分子便和二氧化碳分子发生碰撞，N2分子把自己的能量传递给CO2分子，二氧化碳分子从低能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。