二氧化碳激光器是目前连续输出功率较高的一种激光,它发展较早,商业产品较为成熟,被广泛应用到材料加工、医疗使用、军事武器、环境量测等各个领域。

在激光的发展和应用方面,CO2激光器的制作和应用较早也较多,早在1970年代末期,就有从国外直接进口CO2激光器,从事工业加工和医疗等应用。从80年代末期开始,CO2激光器被广泛引进并应用在材料加工领域。近年来CO2激光设备虽然渐趋普及,但激光毕竟是一种新的工具,激光加工技术亦不同于传统的加工方法,所以工业界在引进使用CO2激光器的过程中,曾经遇到各种各样的问题,给很多厂商造成不少困扰。

二氧化碳激光器的用途(二氧化碳激光器及其应用)(1)

CO2激光器

事实上,CO2激光器的应用市场并不是越来越小,而是越来越大。CO2激光器是一种比较重要的气体激光器。这是因为它具有一些比较突出的优点:

第一,它有比较大的功率和比较高的能量转换效率。一般的闭管CO2激光器可有几十瓦的连续输出功率,这远远超过了其他的气体激光器,横向流动式的电激励CO2激光器则可有几十万瓦的连续输出。此外横向大气压CO2激光器,从脉冲输出的能量和功率上也都达到了较高水平,可与固体激光器媲美。CO2 激光器的能量转换效率可达30~40%,这也超过了一般的气体激光器。

第二,它是利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的,有比较丰富的谱线,在10微米附近有几十条谱线的激光输出。近年来发现的高气压CO2激光器,甚至可做到从9~10微米间连续可调谐的输出。

第三,它的输出波段正好是大气窗口(即大气对这个波长的透明度较高)。

除此之外,它也具有输出光束的光学质量高,相干性好,线宽窄,工作稳定等优点。因此它在国民经济和国防上都有许多应用,如应用于加工(焊接、切割、打孔等),通讯、雷达、化学分析,激光诱发化学反应,外科手术等方面。

激光加工是未来材料加工应用发展的趋势之一,而CO2激光加工一直占激光材料加工中最主要的地位,世界激光市场也以CO2激光器为主力,约占全部的七成左右,每年以百分之十左右的速度增长。近几年来,随着国际和国内整体产业环境的改变,在产业水准提升、专业人员缺乏、自动化需求增加、产品附加价值和加工质量有待提高的压力下,激光加工应用已逐渐被国内产业界接受并采用。由于起步较晚,短期内可维持较高的激光市场增长率,加工应用的市场潜力也很大。激光的前景是广阔的,激光加工手段的不断进步必将带来材料加工领域的一次革命。

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