二氧化碳激光器的应用及未来发展方向；

二氧化碳激光器作为重要的气体激光器，具有以下突出优点：

一、较大功率及较高能量转换效率。

闭管二氧化碳激光器几十瓦的连续输出功率远远超过了其他气体激光器，横向流动式的电激励二氧化碳激光器则更有几十万瓦的连续输出。此外横向大气压二氧化碳激光器，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。二氧化碳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。

二、二氧化碳激光器是利用二氧化碳分子的振动-转动能级间的跃迁的，有较丰富的谱线，在10μm附近有几十条谱线的激光输出。近年来发现的高气压二氧化碳激光器，甚至可做到从9～10μm间连续可调谐的输出。

三、二氧化碳激光器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）。

除以上优点之外，二氧化碳激光器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应用相对广泛，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。

未来的二氧化碳激光器将朝着以下几个方向发展：

1、高功率横流二氧化碳激光器

用于激光加工和热处理，激光器的整机呈一体化的箱体。箱体的上箱体中置有一体化的放电室、热交换器、风机系统、进出口导流器以及光学谐振腔，箱体的下箱体中置有激光电源、充放气系统、真空泵、镇流电阻箱和控制盒。与现有技术相比，高功率二氧化碳激光器具有结构紧凑、安装调试和维修方便、工作效率高、整机体积小的特点。主要应用于金刚石工具、汽车齿轮、汽车安全气囊气体发生器等焊接；激光表面淬火与熔覆工艺及其在钢铁轧辊表面熔凝淬火、石油化工零件表面修复等方面的特殊应用。

2、声光调Q二氧化碳激光器

声光调Q二氧化碳激光器主要是为满足激光测距、环境探测、空间通讯及激光与物质相互作用机理研究等领域应用要求。

激光器脉冲重复频率为lHz～50kHz，在lkHz运转时获得的输出激光脉冲宽度为180ns，峰值功率为4062W，与理论计算基本一致。结果证明：通过声光晶体(AO)的优选及谐振腔的合理设计。可实现小型二氧化碳激光器的高重频、窄脉宽，高峰值功率输出，并可通过光栅选线的设计方式和TTL信号控制实现此类激光器的波长调谐和编码输出。

3、紧凑型长寿命射频激励波导二氧化碳激光器

为了使二氧化碳激光器在工业加工及军事上得到更广泛的应用，采用铝合金拉制型材作为激光器壳体、盘装电感代替传统线绕电感的结构以及全金属封接工艺等，研制出一种紧凑型长寿命射频激励波导二氧化碳激光器，可连续输出或在不高于20kHz调制频率下脉冲输出,输出功率30W，实测工作寿命超过1500h，存储寿命超过1.5a。结果表明，这种激光器具有结构紧凑、输出功率稳定、工作寿命长、可连续及脉冲调制工作等特点，除了能满足各种材料的加工，也可在军事上应用。

4、新型便携式TEA二氧化碳激光器

新型便携式TEA二氧化碳激光器是一种新型便携式横向激励大气压二氧化碳激光器，采用4节5号充电电池直流供电，在1Hz重复频率条件下，可连续工作1h。激光器整机(包括电源及控制系统)尺寸为200nm×200mm×360mm，质量小于8kg。激光器使用紫外电晕预电离方式，放电均匀、稳定。高振荡情况下，激光脉冲输出能量达到35mJ，输出脉冲宽度为70ns。

5、高功率连续二氧化碳激光器

针对直升飞机发动机涡轮叶片采用连续激光熔覆出现裂纹及叶片变形的问题，在5kW连续横流二氧化碳激光器上，采用新的电源控制方案，通过软件及相关控制，实现脉冲激光功率输出，克服了采用高功率开关电源带来的成本和稳定性问题。且脉冲调制频率可达到5Hz。当采用4kW峰值功率，4Hz脉冲重复频率，占空比为20%时，在发动机叶片K403合会表面进行合金粉末StelliteX-40的熔覆实验。结果表明，熔覆后热影响区比连续激光减少50%，硬度提高5%，界面结合性能与母材相当，无熔覆裂纹及叶片变形。

自激光科技发展以来， 科技计划对轴流二氧化碳激光器和横流二氧化碳激光器做了大量消化吸收工作。中、美、日、俄研发的横流二氧化碳激光器，成本低，功率大，但光束质量相对较差，主要应用于再制造和热处理。由德国开发的轴流二氧化碳激光器由于光束质量好，继而被广泛应用于激光焊接和切割。但轴流二氧化碳激光器造价高、结构复杂、维护费高、运行费高，中小企业难以接受，导致其在推广应用方面进展缓慢，这也造就了轴流二氧化碳激光器不会是我国二氧化碳激光器发展方向。