连续波CO2激光器输出7 kW

在法国通用电气公司研究中心马科西实验室，一台新TAF10型高功率工业CO2激光器产生7 kW连续波输出功率。     

新型1 kW CO2工业用激光器

横流激光器的缺点是难以实现均匀放电，这点应通过研制对流激光器使气流轴向通过作为放电容器的玻璃管来克服。     

新型反射镜可提高CO2激光器的输出

将多层薄膜淀积在锗上,就可以制成几乎无损耗而且结实耐用的反射镜,供CO2激光系统使用。此种新技术的研制者美帝激光光学公司宣称,从前输出100瓦的激光器,使用此种新型反射镜后,输出可提高至150至170瓦。但拒绝透露此种薄膜所用的材料。     

CO2激光器

1964年Patel制成了CO2激光器,因为这种激光器比较简单,发射10.6微米或9.6微米的红外线,而且其输出大,故在以红外光谱为中心的物性研究和通讯等方面应用很广,很有发展前途。迄今已进行了许多基础研究,本文选取了其中特别引人注目的若干报告进行介绍,可能的话,对今后研究的可能性也试图作一探讨。     

CO2激光器

自第一台CO2激光器成功到今天,虽然只有两年的时间,但其发展速度是十分迅速的。就输出能量而言,佩特耳(C. K. N.Patd)发表的第一台CO2激光器的输出仅1毫瓦（放电管长5米）。而现在,商品CO2激光器的连续输出已有700瓦,实验室已达1,000瓦以上(后两种都与混合）。一般,1.5米长的CO2激光器的连续输出在几十瓦以上,这是目前输出功率最强的气体激光器。人们对它如此感兴趣,以至发展这么迅速,是因为CO2激光器有许多优点。首先是因为它的输出波长中心在10.4微米处,正好落在大气窗口,这对于远距离传输有其先天的优越性。其次,它要求的工作条件简单,容易实现,而且经济。例如对工作物质的纯度要求不高,一般商品纯的CO2便能用。因此,对真空系统设备的要求也较简单,甚至连扩散泵也可以不用。激励电源要求也简单,供商店招牌、广告用的霓虹灯变压器已敷用。再次是它的转换效率很高,现在已达15%,为现有气体激光器之冠。估计它的效率最高可达30%~40%。因此,制成小型轻便、输出强度高,而又能连续工作的激光器件,并不困难。     

超小型CO2激光器输出3.5千瓦

一种新的超小型快速轴流式工业用CO2激光器在新泽西州JEC激光公司试验成功。重约150磅的激光头，长不到1米，可装在机器人的手臂上。测得目前的平板型激光器多模输出为3.5千瓦。具有同样尺寸的5千瓦生产样机正在研制中。     

CO2激光器连续输出达1,100瓦

美帝雷瑟恩公司已公布一连续输出为1,100瓦的“U”形CO2激光器。同时,卡佛(Carver)公司也制成了输出为800瓦的激光器。雷瑟恩制成的1,100瓦激光器是目前已制成的最高效率的CO2激光器中的一种。虽然所用的是lrtran玻璃窗口,但仍有17%透过。虽然使用较方便,但这种红外玻璃的损失较NaCl大。     

单频CO2激光器

在很多公司都想从CO2激光器获得更高输出功率的时候,美帝休斯飞机公司却制出一台具有连续波的CO2激光器,其输出功率只但却以单频和单波长运转。这种装置对通讯和雷达应用是重要的。     

CO2气动激光器

1964年首次报告CO2激光振荡以来， 在十余年间CO2激光研究迅速发展。特别是Kuhen等第一个报告了CO2气动激光器的振荡，而Hurle和Basov等已在几年前先于Kuhen等指出了这种可能性。尤其是Basov等对超声速喷嘴流中实现CO2分子的振动模v1-v2间的粒子数反转分布的可能性进行了详细计算。此后由Anderson Jr. J. D等作了更详细的计算。     

高功率CO2激光器

CO2激光器在输出功率和效率二个方面均具有优异的特性,考虑用作热能源是一个有力的应用领域。一般提高CO2激光器的输入能量会出现因种种原因而导致的输出猝灭现象以及会发现增益和管径成反比的所谓1/d效应,所以通常是增大激光媒质长度以期增大输出。CO2激光器在1967年已能用这种方法得到千瓦级的连续输出。但是这种激光器的共振腔全长达几十米,所以可提供实用的例子不太多。     

CO2激光器简介

本文详细讨论了一种对于高功率应用有很大前途的激光系统,包括设计程序和参数互换的考虑。     

新型波导CO2激光器及其应用

长5吋的新型波导CO2激光器已由休斯飞机公司的电子动力学分部交付给罗克韦尔国际公司，作手握式生产工具使用。     

苏修制成输出5,000瓦的CO2激光器

据苏修研究者普罗霍洛夫说,苏修已研制出一种二氧化碳激光器,连续输出5,000瓦。激光的运转效率为30%。     

700瓦连续波输出的CO2激光器商品

美帝雷瑟恩公司激光发展中心研制出700瓦连续波输出的CO2激光器。在激光束前面,桌子上放几块火砖,把激光束聚焦,在25到30秒内就能把砖穿个孔,有时还更快。这时,功率尚未用到最大值。     

紧凑的CO2激光器

描述了长一米的co2激光器的结构和激励线路。给出了脉冲辐射能量与放电输入能量、压力、工作气体成份的依赖关系。当效率为时，最大辐射能量是6焦耳。辐射脉冲波形具有100亳微秒的尖峰，下降时间约为,1.5微秒。     

大功率CO2激光器输出窗口热性能分析

为了研究大功率CO2激光发射过程中输出窗口吸收激光能量产生热性能变化的问题,建立了输出窗口传热学和结构力学耦合非稳态模型,通过对模型进行有限元分析得到表征输出窗口变化的温度、热变形和热应力等参数分布。首先,针对大功率CO2激光特点,讨论了输出窗口材料GaAs和ZnSe的物理特性。然后,基于10 kW级大功率CO2激光器光学谐振腔结构和输出窗口材料物理特性,建立了输出窗口传热学和结构力学的有限元模型。最后,利用COMSOL软件对该模型进行求解,得到以GaAs和ZnSe为材料的输出窗口的温度、热变形和热应力等参数分布,并对比分析不同窗口材料对参数的影响。研究表明:在10 kW级激光作用下,ZnSe窗口温升小于GaAs窗口;两种输出窗口产生m量级热变形;由于GaAs材料的热导率高,GaAs窗口的热变形和热应力分布更为均匀。     

放电对流CO2激光器输出11.2千瓦

在1970年国际电子装置会议上,美帝联合飞机公司在一次非保密的会议中首次报导了他们早期在化学与二氧化碳激光器上进行的一些工作。该公司的布朗（C. Ο. Brown)描述了放电对流激光器。这种器件是利用气体对流而不是以往所用的管壁冷却来防止二氧化碳的过热。有一台气体对流放电激光器使用了12根放电管,输出功率11.2千瓦,转换效率为10%~12%。     

Q开关CO2激光器

CO2气体放电激光器在10.6微米波长处能产生千瓦连续波激光输出,用旋转反射镜对激光腔进行Q调制后,甚至能产生更高的功率。旋转反射镜Q开关CO2激光器的实验研究表明,脉冲的结构包括二个强尖峰,脉冲持续期随气体压力的增大而减短。这种性质是碰撞引起的迟豫过程的反映。这过程相当迅速,在旋转反射镜的准直期间,它就能改变激光的反转状态。由于脉冲持续期与压力有关,在致热碰撞不致耗尽反转的最高压力（约20托）下可获得最大的Q开关功率。为了获得大于10⁵瓦的峰值功率,要求长的激光放电,但困难在于在很长的腔长度上不易维持精确的反射镜准直。而且,从实验观察到,振荡器长度增大时,脉冲持续期增加,从而限制了从长的CO2激光振荡器中可能获得的峰值功率。为避免这些问题,已采用振荡器一放大器系统进行实验。从1米振荡器、5米放大器的CO2激光器已能获得120千瓦的峰值输出。