CO?激光器是一種以二氧化碳（CO?）氣體混合物（通常包含氮氣N?和氦氣He）作為增益介質(zhì)的氣體激光器。它于1964年由 Kumar Patel 在貝爾實驗室發(fā)明，是歷史上最早實現(xiàn)高功率輸出的激光器類型之一，也是工業(yè)激光加工的開創(chuàng)者，在過去幾十年中一直占據(jù)主導(dǎo)地位，直到近年來被光纖激光器在某些領(lǐng)域超越。

其輸出波長通常在中紅外波段（9.4 μm 或 10.6 μm），這是其許多獨特特性的根源。

工作原理

CO?激光器的核心是氣體放電和分子振動能級躍遷。

激發(fā)（泵浦）：在密封的激光氣體腔中通入高壓電流（直流放電、射頻放電或微波放電）。自由電子與氣體分子發(fā)生碰撞：

• 電子首先激發(fā)氮氣（N?）分子，因為N?的振動能級與CO?分子的一個特定能級非常接近。

• 通過共振能量轉(zhuǎn)移，激發(fā)的N?分子將能量高效地傳遞給CO?分子，使其處于高能態(tài)（粒子數(shù)反轉(zhuǎn)）。

受激輻射：處于高能態(tài)的CO?分子躍遷到低能態(tài)時，會釋放出光子，波長為10.6 μm或9.4 μm。這些光子在諧振腔（由全反鏡和輸出耦合鏡組成）內(nèi)來回反射，引發(fā)更多受激輻射，從而產(chǎn)生激光。

冷卻：氦氣（He）的作用至關(guān)重要。它能有效地將CO?分子從低能態(tài)“淬滅”回基態(tài)，維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，同時幫助帶走熱量，穩(wěn)定激光輸出。

應(yīng)用領(lǐng)域

盡管在金屬加工領(lǐng)域受到擠壓，CO?激光器在以下領(lǐng)域仍不可或缺：

非金屬材料加工（核心優(yōu)勢領(lǐng)域）：

• 切割：亞克力、中密度纖維板（MDF）、木材、皮革、布料、塑料等。切割邊緣光滑、熔融均勻，效果遠勝于光纖激光器。

• 雕刻/打標：在所有非金屬表面進行精細打標和雕刻。

金屬材料加工（特定領(lǐng)域）：

• 在光纖激光器普及前，是金屬切割和焊接的絕對主力，現(xiàn)在仍用于一些特定厚度的鋼材切割，斷面質(zhì)量非常好。

• 對非氧化物陶瓷的加工有一定優(yōu)勢。

其他特殊領(lǐng)域：

• 醫(yī)療美容：用于激光手術(shù)（如婦科、耳鼻喉科）、皮膚煥膚、祛痣等。

• 科學(xué)研究：作為可調(diào)諧激光器的泵浦源等。

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射頻CO2激光器（v系列,30W）	射頻CO2激光器(48系列, 1-10W)	射頻CO2激光器(vi系列, 30-40W)