二氧化碳雷射器發展現狀

　　二氧化碳雷射器是目前連續輸出功率較高的一種雷射，它發展較早，商業產品較為成熟，被廣泛應用到材料加工、醫療使用、軍事武器、環境量測等各個領域。以下對二氧化碳雷射器發展現狀進行分析。

　　二氧化碳雷射器是以CO2氣體作為工作物質的氣體雷射器。放電管通常是由玻璃或石英材料製成，裡面充以CO2氣體和其他輔助氣體(主要是氦氣和氮氣，一般還有少量的氫或氙氣)。

　　二氧化碳雷射器優點

　　一、它有比較大的功率和比較高的能量轉換效率。一般的閉管CO2雷射器可有幾十瓦的連續輸出功率，這遠遠超過了其他的氣體雷射器，橫向流動式的電激勵CO2雷射器則可有幾十萬瓦的連續輸出。此外橫向大氣壓CO2雷射器，從脈衝輸出的能量和功率上也都達到了較高水平，可與固體雷射器媲美。CO2雷射器的能量轉換效率可達30～40%，這也超過了一般的氣體雷射器。

　　二、它是利用CO2分子的振動-轉動能級間的躍遷的。有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的雷射輸出。近年來發現的高氣壓CO2雷射器，甚至可做到從9～10微米間連續可調諧的輸出。

　　三、它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透明度較高)。除此之外，它也具有輸出光束的光學質量高，相干性好，線寬窄，工作穩定等優點。因此它在國民經濟和國防上都有許多應用，如應用於加工(焊接、切割、打孔等)，通訊、雷達、化學分析，雷射誘發化學反應，外科手術等方面。

　　二氧化碳挑戰競爭

　　在工業應用方面，高功率光纖雷射器以更低的成本提供更高的效率和更好的金屬吸收。然而，CO2雷射器仍然是處理許多不吸收光纖雷射器的NIR波長的非金屬材料的唯一選擇。

　　量子級聯雷射器尺寸小巧並且波長可以跨越2-12μm，非常適合應用於光譜學。然而，在8-12μm的長波紅外(LWIR)頻段中，許多傳感和光譜敏感的工業和醫療應用需要高功率、光譜純度、優異相干性和穩定的空間模式相結合，而這種需求惟有CO2雷射器可以提供。

　　除了技術挑戰，主要來自中國不斷擴大的雷射產業，已經推動價格走到低谷。標準二氧化碳雷射器正在成為一種純粹的商品，進入市場和利潤率迅速下降。就在三年前，中國公司以4500美元購買美國製造的30 W二氧化碳雷射器。而現在，中國雷射製造商已經帶著自己的2000美元二氧化碳雷射器進入市場參與競爭。

　　在製造方面，這種新範式利用CO2雷射器寬範圍規格緊密匹配特定的客戶要求。在營銷方面，由原來的按平均功率訂價的方式轉向客戶特定方案訂價，如脈衝整形、峰值功率、波長特徵以及運作穩定性匹配特殊材料及應用需求。

　　在二氧化碳雷射器發明以來的幾十年中，成千上萬的二氧化碳雷射器被用於醫藥、製造和科學研究，從中國高速生產線上為水瓶列印四位代碼，到德國奔馳汽車的零部件焊接。隨著光纖雷射器在類似應用中的普及以及量子級聯雷射器(QCL)正在創造的新領域，CO2雷射器仍將是市場上最廣泛使用的雷射器之一。以上就是筆者給您分析的二氧化碳雷射器發展現狀了。

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