電激勵(lì)橫流co2激光器的工作原理及結(jié)構(gòu)。橫流co2激光器增益介質(zhì)體積大，輸出光束以多模為主，通過加孔徑光闌或使用折疊腔來獲得低階模激光，改善光束質(zhì)量，能適應(yīng)各種需要。

橫流co2激光器的工作原理

橫流co2激光器電極間加上直流電壓使工作氣體產(chǎn)生輝光放電。橫流co2激光器工作氣體流動(dòng)方向、放電方向及光軸方向?yàn)槿S正交，風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)混合工作氣體橫向通過放電電極區(qū)域．氣體快速流動(dòng)，并采用多針對(duì)平板的電極結(jié)構(gòu)，以獲得大體積、均勻穩(wěn)定的輝光放電。這種放電使COr)分子振動(dòng)，產(chǎn)生能級(jí)間的躍遷，實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)粒子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生受激輻射，通過諧振腔反射鏡之間的來回反射形成振蕩，并通過輸出鏡耦合輸出激光。

橫流co2激光器的工作原理

co2分子由線形對(duì)稱排列的三原子組成。三原子排成直線，中央為碳原子，兩邊是氧原子，如圖2.1.1（a）所示。

基本振動(dòng)方式有三種：

(b)對(duì)稱振動(dòng)——兩個(gè)氧原子沿對(duì)稱軸同時(shí)相向碳原子或背向碳原子振動(dòng)，碳原子保持不動(dòng)；

(c)形變振動(dòng)——三個(gè)原予垂直對(duì)稱軸振動(dòng)，且碳原子運(yùn)動(dòng)方向與兩個(gè)氧原子的運(yùn)動(dòng)方向相反；

(d)反對(duì)稱振動(dòng)——三個(gè)原子沿對(duì)稱軸振動(dòng)，其中碳原子運(yùn)動(dòng)方向與兩個(gè)氧原子運(yùn)動(dòng)方向相反。co2激光器的激光譜線由分子振動(dòng)能級(jí)之間的躍遷產(chǎn)生。

激光器通過電激勵(lì)把CO2分子激發(fā)到000 1上能級(jí)，稍后，co2分子從上能級(jí)跳到下能級(jí)10和020，放出10.6f'm和9.6 F/rrlCo2激光。其中，9.6 )um激光由于競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)被抑制，而10.6 t/m激光被諧振腔實(shí)現(xiàn)光放大，通過輸出鏡輸出激光co2分子可通過直接電子激勵(lì)產(chǎn)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，但增益不大。加入N2后，由于N2分子的y-1能級(jí)與C09分子的0001能級(jí)的高度相近，所以，在低氣壓連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或高氣壓脈沖運(yùn)轉(zhuǎn)的器件中會(huì)發(fā)生能量的共振轉(zhuǎn)移。

能量共振轉(zhuǎn)移后，可將能量有效地轉(zhuǎn)移至co2激光分子，因而可顯著地提高C02激光器的增益和輸出功率。在C02激光器中，加入He或Ar可提高耐熱效率，因?yàn)镠e或Ar的導(dǎo)熱系數(shù)比C02和N2高一個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，He能提高激光下能級(jí)1000的弛豫速率，提高激光效率和功率。

CO2分子部分振動(dòng)能級(jí)圖