二氧化碳激光器的应用及优点

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。人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。

最普通的二氧化碳激光器是一支长1米左右的放电管，它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。二氧化碳激光器作为目前连续输出功率较高的一种激光，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在材料加工领域。近年来CO2激光加工设备虽然渐趋普及，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。

早期进口和制造的CO2激光器，均为小于200瓦的低功率激光器。主要为电子工业(如电阻制造、IC标志)、非金属加工业(竹木雕、服饰、制鞋、饰品制造等)和部分医疗和研究单位所使用。

将CO2激光束透过一个光罩，聚焦于IC或半导体组件上作标志，这种CO2激光主要皆为TEA脉冲式。但随着标志加工速度的要求越来越快，加工品质的要求越来越高，以及固体激光的快速发展，最近新引进的标志加工用激光，已逐渐被固体的YAG激光所取代。用镂空的铜模罩住要雕刻的非金属材料，然后用CO2激光束在铜模上作快速扫描，即可在该材料上雕刻出复杂的图案。雕刻对象为木材、压克力、皮革和纸张等，另外也可以应用到雕刻特有的手工艺品，如竹片雕刻、软木浮雕、贝壳浮雕等。最近几年已转型用密封式CO2激光，直接以扫描振镜作少量多变化的礼品雕刻，以提高产品的附加价值。

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：

1、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。

2、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。

3、它的输出波段正好是大气窗口(即大气对这个波长的透过率较高)。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。

因为二氧化碳激光器能达到的功率非常高，经常用来做工业的切割机，而低功率的激光器常常用来雕刻。此外，由于水在二氧化碳激光器的发光频率极容易挥发，因此也常常被用来做激光嫩肤，磨皮等激光手术。