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簡介CO2激光器工作原理

星之球科技 來源:光電20202020-04-29 我要評論(0 )   

激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。用光、電及其他辦法對物質(zhì)進行激勵,使得其中一部分粒子激發(fā)到能量較高的狀態(tài),當(dāng)這種狀態(tài)的...

激光器是利用受激輻射原理使光在某些受激發(fā)的物質(zhì)中放大或振蕩發(fā)射的器件。


用光、電及其他辦法對物質(zhì)進行激勵,使得其中一部分粒子激發(fā)到能量較高的狀態(tài),當(dāng)這種狀態(tài)的粒子數(shù)大于能量較低狀態(tài)的粒子數(shù)時,由于受激輻射,物質(zhì)就能對某一波長的光輻射產(chǎn)生放大作用,也就是這種波長的光輻射通過物質(zhì)時,會發(fā)射強度放大并與入射光波位、頻率和方向一致的光輻射,這種稱為激光放大器。


若把激發(fā)的物質(zhì)放置于共振腔內(nèi),光輻射在共振腔內(nèi)沿軸線方向往復(fù)反射傳播,多次通過物質(zhì),光輻射被放大許多倍,形成一束強度大、方向集中的光束“激光”,這就是激光振蕩器。


工作原理:CO2分子為線性對稱分子,兩個氧原子分別在碳原子的兩側(cè),所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始終運動著,要繞其平衡位置不停地振動。根據(jù)分子振動理論,CO2有三種不同的振動方式:①二個氧原子沿分子軸,向相反方向振動,即兩個氧在振動中同時達到振動的最大值和平衡值,而此時分子中的碳原子靜止不動,因而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。由于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,其中碳原子的振動方向與兩個氧原子相反,又叫反對稱振動能。在這三種不同的振動方式中,確定了有不同組別的能級。


CO2激光管:是激光機中最關(guān)鍵的部件。常用硬質(zhì)玻璃制成,一般采用層套筒式結(jié)構(gòu)。最里面一層是放電管,第2層為水冷套管,最外一層為儲氣管。二氧化碳激光器放電管直徑比He-Ne激光管粗。放電管的粗細一般來說對輸出功率沒有影響,主要考慮到光斑大小所引起的衍射效應(yīng),應(yīng)根據(jù)管長而定。管長的粗一點,管短的細一點。放電管長度與輸出功率成正比。在一定的長度范圍內(nèi),每米放電管長度輸出的功率隨總長度而增加。加水冷套的目的是冷卻工作氣體,使輸出功率穩(wěn)定。放電管在兩端都與儲氣管連接,即儲氣管的一端有一小孔與放電管相通,另一端經(jīng)過螺旋形回氣管與放電管相通,這樣就可使氣體在放電管中與儲氣管中循環(huán)流動,放電管中的氣體隨時交換。


光學(xué)諧振腔:CO2激光器的諧振腔常用平凹腔,反射鏡用K8光學(xué)玻璃或光學(xué)石英,經(jīng)加工成大曲率半徑的凹面鏡,鏡面上鍍有高反射率的金屬膜——鍍金膜,在波長10.6μm處的反射率達98.8%,且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。二氧化碳發(fā)出的光為紅外光。所以反射鏡需要應(yīng)用透紅外光的材料,因為普通光學(xué)玻璃對紅外光不透。就要求在全反射鏡的中心開一小孔。再密封上一塊能透過10.6μm激光的紅外材料,以封閉氣體。這就使諧振腔內(nèi)激光的一部分從這一小孔輸出腔外,形成一束激光。


電源及泵浦:封閉式CO2激光器的放電電流較小,采用冷電極,陰極用鉬片或鎳片做成圓筒狀。30~40mA的工作電流,陰極圓筒的面積500cm2,不致鏡片污染,在陰極與鏡片之間加一光欄。泵浦采用連續(xù)直流電源激發(fā)。激勵CO2激光器直流電源原理,直流電壓為把市內(nèi)的交流電壓,用變壓器提升,經(jīng)高壓整流及高壓濾波獲得高壓電加在激光管上。

CO2激光器


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