co2激光器的工作原理

CO2激光器的工作原理

與其它分子激光器相同，CO2激光器工作原理其受激起射進程也較凌亂。分子有三種不相同的運動，即分子里電子的運動，其運動抉擇了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動，即分子里原子盤繞其平衡位置不停地作周期性振動——并抉擇于分子的振動能態(tài)；三是分子翻滾，即分子為一全體在空間接連地旋轉(zhuǎn)，分子的這種運動抉擇了分子的翻滾能態(tài)。分子運動極端凌亂，因此能級也很凌亂。

CO2分子為線性對稱分子，兩個氧原子分別在碳原子的兩頭，所表明的是原子的平衡位置。分子里的各原子一向運動著，要繞其平衡位置不停地振動。依據(jù)分子振動理論，CO2有三種不相同的振動辦法：

①二個氧原子沿分子軸，向相反方向振動，即兩個氧在振動中一起抵達振動的最大值和平衡值，而此刻分子中的碳原子靜止不動，因此其振動被叫做對稱振動。

②兩個氧原子在垂直于分子軸的方向振動，且振動方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直于分子軸振動。因為三個原子的振動是同步的，又稱為變形振動。

③三個原子沿對稱軸振動，其間碳原子的振動方向與兩個氧原子相反，又叫反對稱振動能。在這三種不相同的振動辦法中，判定了有不相同組別的能級。

CO2激光的激起進程：CO2激光器的工作物質(zhì)是CO2、He、N2、Xe的混合氣體，激光由CO2分子發(fā)射，其它氣體協(xié)助改善激光器的工作條件，提高激光器輸出功率水平和使用壽命，輸出波長：λ=10.6μm，CO2激光器是輸出功率最高的氣體激光器，有連續(xù)輸出50kW；脈沖輸出10^12W的激光器。

CO2激光器中，主要的工作物質(zhì)由CO?，氮氣，氦氣三種氣體組成。其中CO?是產(chǎn)生激光輻射的氣體、氮氣及氦氣為輔助性氣體。加入其中的氦，可以加速010能級熱弛豫過程，因此有利于激光能級100及020的抽空。氮氣加入主要在CO?激光器中起能量傳遞作用，為CO?激光上能級粒子數(shù)的積累與大功率高效率的激光輸出起到強有力的作用。

CO?激光器的激發(fā)條件：放電管中，通常輸入幾十mA或幾百mA的直流電流。放電時，放電管中的混合氣體內(nèi)的氮分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來。這時受到激發(fā)的氮分子便和CO?分子發(fā)生碰撞，N2分子把自己的能量傳遞給CO2分子，CO?分子從低能級躍遷到高能級上形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)出激光。

co2激光器運作原理

二氧化碳激光是一種分子激光。主要的物質(zhì)是二氧化碳分子。它可以表現(xiàn)多種能量狀態(tài)這要視其震動和旋轉(zhuǎn)的形態(tài)而定。基本的能量網(wǎng)狀見圖1。二氧化碳里的混合氣體是由于電子釋放而造成的低壓氣體（通常30-50托）形成的等離子（電漿）。如麥克斯韋-波爾茲曼分布定律所說，在等離子里，分子呈現(xiàn)多種興奮狀態(tài)。一些會呈現(xiàn)高能態(tài)（00o1）其表現(xiàn)為不對稱擺動狀態(tài)。當(dāng)與空心墻碰撞或者自然散發(fā)，這種分子也會偶然的丟失能量。通過自然散發(fā)這種高能狀態(tài)會下降到對稱擺動形態(tài)（10o0）以及放射出可能傳播到任何方向的光子（一種波長10.6μm的光束）。偶然的，這種光子的一種會沿著光軸的腔向下傳播也將在共鳴鏡里擺動。

大體上，二氧化碳激光的工作物質(zhì)是由二氧化碳、氦、氮氣所組成的混合物。氮氣作為緩沖氣體以及它的分子共鳴地傳遞刺激能量給二氧化碳分子。因為張弛水平（01110）是瓶頸，氦的作用是作為熱壑來傳遞能量給水平（01110）給氦原子。

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