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CO2激光器

CO2激光器的结构和激发过程

激光制造商情 来源:百度文库2011-12-27 我要评论(0 )   

普通的 封离式 CO 2 激光器包括腔片架、放电管、电极和电源等几部分。 图( 1 ) 是一种典型的结构示意图。构成 CO 2 激光器谐振腔的两个反射镜放置在可供调节的腔片架...

普通的封离式CO2激光器包括腔片架、放电管、电极和电源等几部分。图(1是一种典型的结构示意图。构成CO2激光器谐振腔的两个反射镜放置在可供调节的腔片架上,最简单的方法是将反射镜直接贴在放电管的两端。全反射镜为凹面镜,输出反射镜一般为平面镜,采用能透过10.6mm激光的红外材料制成。通常用的红外材料有两类:一类是碱金属的卤化物盐,例如,KClNaClKBr等晶体;另一类是半导体材料,如锗、硅、砷化镓等。

图(1 封离式CO2激光器结构示意图

1.平面反射镜  2. 阴极  3.水冷管  4.储气管#p#分页标题#e#  5.阳极

CO2激光器的放电管多采用硬质玻璃制成,小型CO2激光器的放电管孔径一般是4~8mm,输出功率大的孔径通常在10mm以上。水冷套管放在储气管内部,使得支撑谐振腔外管的内径很大,既可储存大量气体,又具有很好的机械稳定性。CO2激光器中设置的回气管可以将放电管的阴极和阳极空间连通,保证气体分布均匀,压强平衡。

CO2激光器中与产生激光有关的CO2分子能级图如图(2所示。由图可见,相应于10.6mm波长的能级跃迁是(0001)® (1000),相应于9.6mm 波长的能级跃迁是#p#分页标题#e#(0001) ®(0200)CO2激光器的工作气体除CO2气体外,还有适量的辅助气体N2He等。充入He气的作用有二:一可加速CO2分子在((0001)能级的热驰豫速率,有利于激光下能级上的粒子数抽空;二可利用He气导热系数大的特点,实现有效地传热。充入N2气的作用是提高CO2分子的泵浦速率,为CO2激光器高效运转提供可靠的保证。

 

图(2 与产生激光有关的CO2分子能级图

CO2激光器进行气体放电时,一部分高速电子直接碰撞CO2分子,使其由基态跃迁到激发态#p#分页标题#e#(000l)上,另一部分高速电子与N2分子碰撞,使其由基态(V0)激发到高能态(V1)(N2分子的相应能级已表示在图(2)中)。由于N2分子的激发态(V1)CO2分子的(0001)能级非常接近,很容易通过共振能量转移过程将基态CO2分子激励到(0001)能级上。于是,通过上述两种过程,有效地实现了CO2分子在(0001)能级上的粒子数积累,一旦实现(0001)(1000)(0200)之间的粒子数反转,即可通过受激辐射,产生#p#分页标题#e#10.6mm9.6mm两种波长的激光。

CO2分子能级跃迁图可见,10.6mm9.6mm两条谱线有共同的激光上能级(0001),因此在它们之间将产生强烈的谱线竞争。由于相应于10.6mm波长的跃迁几率比9.6mm大,所以通常CO2激光器的输出激光波长为#p#分页标题#e#10.6mm

 

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