二氧化碳激光器的應用及未來發展方向；

二氧化碳激光器作為重要的氣體激光器，具有以下突出優點：

一、較大功率及較高能量轉換效率。

閉管二氧化碳激光器幾十瓦的連續輸出功率遠遠超過了其他氣體激光器，橫向流動式的電激勵二氧化碳激光器則更有幾十萬瓦的連續輸出。此外橫向大氣壓二氧化碳激光器，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。二氧化碳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。

二、二氧化碳激光器是利用二氧化碳分子的振動-轉動能級間的躍遷的，有較豐富的譜線，在10μm附近有幾十條譜線的激光輸出。近年來發現的高氣壓二氧化碳激光器，甚至可做到從9～10μm間連續可調諧的輸出。

三、二氧化碳激光器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）。

除以上優點之外，二氧化碳激光器也具有輸出光束的光學質量高，相干性好，線寬窄，工作穩定等優點。因此它在國民經濟和國防上應用相對廣泛，如應用于加工(焊接、切割、打孔等)，通訊、雷達、化學分析，激光誘發化學反應，外科手術等方面。

未來的二氧化碳激光器將朝著以下幾個方向發展：

1、高功率橫流二氧化碳激光器

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、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、真空泵、鎮流電阻箱和控制盒。與現有技術相比，高功率二氧化碳激光器具有結構緊湊、安裝調試和維修方便、工作效率高、整機體積小的特點。主要應用于金剛石工具、汽車齒輪、汽車安全氣囊氣體發生器等焊接；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Q二氧化碳激光器

聲光調Q二氧化碳激光器主要是為滿足激光測距、環境探測、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。

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)的優選及諧振腔的合理設計?？蓪崿F小型二氧化碳激光器的高重頻、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二氧化碳激光器

為了使二氧化碳激光器在工業加工及軍事上得到更廣泛的應用，采用鋁合金拉制型材作為激光器殼體、盤裝電感代替傳統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二氧化碳激光器，可連續輸出或在不高于20kHz調制頻率下脈沖輸出,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、輸出功率穩定、工作壽命長、可連續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。

4、新型便攜式TEA二氧化碳激光器

新型便攜式TEA二氧化碳激光器是一種新型便攜式橫向激勵大氣壓二氧化碳激光器，采用4節5號充電電池直流供電，在1Hz重復頻率條件下，可連續工作1h。激光器整機(包括電源及控制系統)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、穩定。高振蕩情況下，激光脈沖輸出能量達到35mJ，輸出脈沖寬度為70ns。

5、高功率連續二氧化碳激光器

針對直升飛機發動機渦輪葉片采用連續激光熔覆出現裂紋及葉片變形的問題，在5kW連續橫流二氧化碳激光器上，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定性問題。且脈沖調制頻率可達到5Hz。當采用4kW峰值功率，4Hz脈沖重復頻率，占空比為20%時，在發動機葉片K403合會表面進行合金粉末StelliteX-40的熔覆實驗。結果表明，熔覆后熱影響區比連續激光減少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。

自激光科技發展以來， 科技計劃對軸流二氧化碳激光器和橫流二氧化碳激光器做了大量消化吸收工作。中、美、日、俄研發的橫流二氧化碳激光器，成本低，功率大，但光束質量相對較差，主要應用于再制造和熱處理。由德國開發的軸流二氧化碳激光器由于光束質量好，繼而被廣泛應用于激光焊接和切割。但軸流二氧化碳激光器造價高、結構復雜、維護費高、運行費高，中小企業難以接受，導致其在推廣應用方面進展緩慢，這也造就了軸流二氧化碳激光器不會是我國二氧化碳激光器發展方向。