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CO2激光器具有工作介質(zhì)均勻、相干性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地連續(xù)工作、光束質(zhì)量好、效率高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。具體突出的優(yōu)勢(shì)如下：第一，它是利用CO2分子的振動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)間的躍遷，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的激光輸出；第二，它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對(duì)這個(gè)波長(zhǎng)的透明度較高)，因此廣泛被應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)和國防上，如激光誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，切割、打孔、化學(xué)、通訊、雷達(dá)分析等方面;第三，它的功率比較大，能量轉(zhuǎn)換效率比較高，從脈沖輸出的能量和功率上都達(dá)到了較高的水平。
與其它分子激光器相同，CO2激光器工作原理其受激起射進(jìn)程也較凌亂。分子有三種不相同的運(yùn)動(dòng)，即分子里電子的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)抉擇了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動(dòng)，即分子里原子盤繞其平衡位置不停地作周期性振動(dòng)——并抉擇于分子的振動(dòng)能態(tài)；三是分子翻滾，即分子為一全體在空間接連地旋轉(zhuǎn)，分子的這種運(yùn)動(dòng)抉擇了分子的翻滾能態(tài)。分子運(yùn)動(dòng)凌亂，因此能級(jí)也很凌亂。
CO2分子為線性對(duì)稱分子，兩個(gè)氧原子分別在碳原子的兩頭，所表明的是原子的平衡位置。分子里的各原子一向運(yùn)動(dòng)著，要繞其平衡位置不停地振動(dòng)。依據(jù)分子振動(dòng)理論，CO2有三種不相同的振動(dòng)辦法：①二個(gè)氧原子沿分子軸，向相反方向振動(dòng)，即兩個(gè)氧在振動(dòng)中一起抵達(dá)振動(dòng)的max值和平衡值，而此刻分子中的碳原子靜止不動(dòng)，因此其振動(dòng)被叫做對(duì)稱振動(dòng)。②兩個(gè)氧原子在垂直于分子軸的方向振動(dòng)，且振動(dòng)方向相同，而碳原子則向相反的方向垂直于分子軸振動(dòng)。因?yàn)槿齻€(gè)原子的振動(dòng)是同步的，又稱為變形振動(dòng)。③三個(gè)原子沿對(duì)稱軸振動(dòng)，其間碳原子的振動(dòng)方向與兩個(gè)氧原子相反，又叫反對(duì)稱振動(dòng)能。在這三種不相同的振動(dòng)辦法中，判定了有不相同組別的能級(jí)。
CO2激光的進(jìn)程：CO2 激光器的工作物質(zhì)是CO2、He、N2、Xe的混合氣體，激光由CO2分子發(fā)射，其它氣體協(xié)助改善激光器的工作條件，提高激光器輸出功率水平和使用壽命，輸出波長(zhǎng)：λ=10.6μm，CO2激光器是輸出功率高的氣體激光器，有連續(xù)輸出50kW；脈沖輸出10^12W的激光器。
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