激光武器是一種利用定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效的定向能武器。根據(jù)作戰(zhàn)用途的不同，激光武器可分為戰(zhàn)術(shù)激光武器和戰(zhàn)略激光武器兩大類。武器系統(tǒng)主要由激光器和跟蹤、瞄準(zhǔn)、發(fā)射裝置等部分組成，目前通常采用的激光器有化學(xué)激光器、固體激光器、ＣＯ２激光器等。激光武器具有攻擊速度快、轉(zhuǎn)向靈活、可實(shí)現(xiàn)精確打擊、不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，但也存在易受天氣和環(huán)境影響等弱點(diǎn)。激光武器已有３０多年的發(fā)展歷史，其關(guān)鍵技術(shù)也已取得突破，美國(guó)、俄羅斯、法國(guó)、以色列等國(guó)都成功進(jìn)行了各種激光打靶試驗(yàn)。目前低能激光武器已經(jīng)投入使用，主要用于干擾和致盲較近距離的光電傳感器，以及攻擊人眼和一些增強(qiáng)型觀測(cè)設(shè)備；高能激光武器主要采用化學(xué)激光器，按照現(xiàn)有的水平，今后５—１０年內(nèi)可望在地面和空中平臺(tái)上部署使用，用于戰(zhàn)術(shù)防空、戰(zhàn)區(qū)反導(dǎo)和反衛(wèi)星作戰(zhàn)等。 w73?E#8  
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光是在1960年正式問世的。但是，激光的歷史卻已有100多年。確切地說，遠(yuǎn)在1893年，在波爾多一所中學(xué)任教的物理教師布盧什就已經(jīng)指出，兩面靠近和平行鏡子之間反射的黃鈉光線隨著兩面鏡子之間距離的變化而變化。他雖然不能解釋這一點(diǎn)，但為未來發(fā)明激光發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極為重要的現(xiàn)象。 ]A;.}1'  
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    1917年愛因斯坦提出“受激輻射”的概念，奠定了激光的理論基礎(chǔ)。1958年美國(guó)科學(xué)家肖洛和湯斯發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)他們將閃光燈泡所發(fā)射的光照在一種稀土晶體上時(shí)，晶體的分子會(huì)發(fā)出鮮艷的、始終會(huì)聚在一起的強(qiáng)光。由此他們提出了“激光原理”，受激輻射可以得到一種單色性、亮度又很高的新型光源。1958年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的湯斯和肖洛發(fā)表了關(guān)于激光器的經(jīng)典論文，奠定了激光發(fā)展的基礎(chǔ)。1960年，美國(guó)人梅曼(T. H. Maiman)發(fā)明了世界上第一臺(tái)紅寶石激光器。梅曼利用紅寶石晶體做發(fā)光材料，用發(fā)光度很高的脈沖氙燈做激發(fā)光源，獲得了人類有史以來的第一束激光。1965年，第一臺(tái)可產(chǎn)生大功率激光的器件--二氧化碳激光器誕生。1967年，第一臺(tái)Ｘ射線激光器研制成功。1997年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究人員研制出第一臺(tái)原子激光器。 7nm'v'\u+V  
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  激光器的種類很多，可分為固體、氣體、液體、半導(dǎo)體和染料等五種類型： [ *Dj7zt:  

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  （1）固體激光器一般小而堅(jiān)固，脈沖輻射功率較高，應(yīng)用范圍較廣泛。 A XhP3B]  
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  （2）半導(dǎo)體激光器體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別適于在飛機(jī)、軍艦、車輛和宇宙飛船上使用。半導(dǎo)體激光器可以通過外加的電場(chǎng)、磁場(chǎng)、溫度、壓力等改變激光的波長(zhǎng)，能將電能直接轉(zhuǎn)換為激光能，所以發(fā)展迅速。 qJ sH  
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  （3）氣體激光器以氣體為工作物質(zhì)，單色性和相干性較好，激光波長(zhǎng)可達(dá)數(shù)千種，應(yīng)用廣泛。氣體激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、操作方便。在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、精密測(cè)量、全息技術(shù)等方面應(yīng)用廣泛。氣體激光器有電能、熱能、化學(xué)能、光能、核能等多種激勵(lì)方式。 ZIKSHC9  
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  （4）以液體染料為工作物質(zhì)的染料激光器于1966年問世，廣泛應(yīng)用于各種科學(xué)研究領(lǐng)域。現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的能產(chǎn)生激光的染料，大約在500種左右。這些染料可以溶于酒精、苯、丙酮、水或其他溶液。它們還可以包含在有機(jī)塑料中以固態(tài)出現(xiàn)，或升華為蒸汽，以氣態(tài)形式出現(xiàn)。所以染料激光器也稱為“液體激光器”。染料激光器的突出特點(diǎn)是波長(zhǎng)連續(xù)可調(diào)。燃料激光器種類繁多，價(jià)格低廉，效率高，輸出功率可與氣體和固體激光器相媲美，應(yīng)用于分光光譜、光化學(xué)、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)。 c/F
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  （5）紅外激光器已有多種類型，應(yīng)用范圍廣泛，它是一種新型的紅外輻射源，特點(diǎn)是輻射強(qiáng)度高、單色性好、相干性好、方向性強(qiáng)。 |Fz ^(US  
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  （6）X射線激光器在科研和軍事上有重要價(jià)值，應(yīng)用于激光反導(dǎo)彈武器中具有優(yōu)勢(shì)；生物學(xué)家用X射線激光能夠研究活組織中的分子結(jié)構(gòu)或詳細(xì)了解細(xì)胞機(jī)能;用X射線激光拍攝分子結(jié)構(gòu)的照片,所得到的生物分子像的對(duì)比度很高。 gu6%$z  
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  （7）化學(xué)激光器有些化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生足夠多的高能原子，就可以釋放出大能量，可用來產(chǎn)生激光作用。 Nm !~h|3  
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  （8）自由電子激光器這類激光器比其他類型更適于產(chǎn)生很大功率的輻射。它的工作機(jī)制與眾不同，它從加速器中獲得幾千萬伏高能調(diào)整電子束，經(jīng)周期磁場(chǎng)，形成不同能態(tài)的能級(jí)，產(chǎn)生受激輻射。產(chǎn)生激光的條件和過程 5 w(nttYH  
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　　激光的產(chǎn)生，必須有激光器，而激光器必須具備三個(gè)主要的組成部分。 [UXN= 76N  
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　　1．激活物質(zhì)　即被激勵(lì)后能發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的工作物質(zhì)，也稱做激光工作物質(zhì)。諸如氖、氬、CO2、紅寶石及釹玻璃等。必須具備有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)性質(zhì)的物質(zhì)。 *|<T@BXn  
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　　2．激勵(lì)裝置　能使激活介質(zhì)發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的能源，既稱為激勵(lì)裝置。如各種激光器所具備的電源。 ,{m
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　　3．光學(xué)諧振腔能使光子在其中重復(fù)振蕩并多次被放大的一種由硬質(zhì)玻璃制成的諧振腔。產(chǎn)生激光的過程可歸納為：激勵(lì)→激活介質(zhì)（即工作物質(zhì)）粒子數(shù)反轉(zhuǎn)；被激勵(lì)后的工作物質(zhì)中偶然發(fā)出的自發(fā)輻射→其它粒子的受激輻射→光子放大→光子振蕩及光子放大→激光產(chǎn)生。 p^|6 /b  
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　　基于以上所述，在激光產(chǎn)生的原則中缺一因素不可。從原理了解激光形成的過程，對(duì)具體使用好激光手術(shù)刀很重要。并可能在工作中能得心應(yīng)手地掌握激光。能盡量大限度地維護(hù)激光器，及防止在使用時(shí)所產(chǎn)生的傷害。由于激光波長(zhǎng)與不同種類的激光器中的工作物質(zhì)密切相關(guān)，在后將作詳述。 /o%VjP"<  
、激光器的分類 HMC-^4\%[  
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　　實(shí)際應(yīng)用的激光器種類很多，如以組成激光器的工作物質(zhì)來說可分為氣體激光器、液體激光器、固定激光器、半導(dǎo)體激光器、化學(xué)激光器等。在同一類型的激光器中又包括有許多不同材料的激光器。如固體激光器中有紅寶石激光器、釔鋁石榴石（Nd：YAG）激光器。氣體型的激光器主要有He-Ne（氦－氖）、CO2及氬離子激光器等。由于工作物質(zhì)不同，產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的光波不同，因而應(yīng)用范圍也不相同。最常用而范圍廣的有CO2laser及Nd：YAG激光。有的激光器可連續(xù)工作，如He-Ne laser；有的以脈沖形式發(fā)光工作。如紅寶石激光。而另一些激光器既可連續(xù)工作，又可以脈沖工作的有CO2laser及Nd：YAG laser。 |_+#&x  
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　　（一）固體激光器 !ej]'>V,X  
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　　實(shí)現(xiàn)激光的核心主要是激光器中可以實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激光工作物質(zhì)（即含有亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)的工作物質(zhì)）。如工作物質(zhì)為晶體狀的或者玻璃的激光器，分別稱為晶體激光器和玻璃激光器，通常把這兩類激光器統(tǒng)稱為固體激光器。 Y/
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　　在激光器中以固體激光器發(fā)展最早，這種激光器體積小，輸出功率大，應(yīng)用方便。由于工作物質(zhì)很復(fù)雜，造價(jià)高。當(dāng)今用于固體激光器的物質(zhì)主要有三種：摻釹鋁石榴石（Nd：YAG）工作物質(zhì)，輸出的波長(zhǎng)為1.06μm呈白藍(lán)色光；釹玻璃工作物質(zhì)，輸出波長(zhǎng)1.06μm呈紫藍(lán)色光；紅寶石工作物質(zhì)，輸出波長(zhǎng)為694.3nm，為紅色光。主要用光泵的作用，產(chǎn)生光放大，發(fā)出激光，即光激勵(lì)工作物質(zhì)。 P3`
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　固定激光器的結(jié)構(gòu)由三個(gè)主要部分組成：工作物質(zhì)，光學(xué)諧振腔、激勵(lì)源。聚光腔是使光源發(fā)出的光都會(huì)聚于工作物質(zhì)上。工作物質(zhì)吸收足夠大的光能，激發(fā)大量的粒子，促成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。當(dāng)增益大于諧振腔內(nèi)的損耗時(shí)產(chǎn)生腔內(nèi)振蕩并由部分反射鏡一端輸出一束激光。工作物質(zhì)有2條主要作用：一是產(chǎn)生光；二是作為介質(zhì)傳播光束。因此，不管哪一種激光器，對(duì)其發(fā)光性質(zhì)及光學(xué)性質(zhì)都有一定要求。 7UY4* j|[C  
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　�。ǘ�）氣體激光器 (8aj`> y  
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　　工作物質(zhì)主要以氣體狀態(tài)進(jìn)行發(fā)射的激光器在常溫常壓下是氣體，有的物質(zhì)在通常條件下是液體（如非金屬粒子的有水、汞），及固體（如金屬離子結(jié)構(gòu)的銅，鎘等粒子），經(jīng)過加熱使其變?yōu)檎魵�，利用這類蒸氣作為工作物質(zhì)的激光器，統(tǒng)歸氣體激光器之中。氣體激光器中除了發(fā)出激光的工作氣體外，為了延長(zhǎng)器件的工作壽命及提高輸出功率，還加入一定量的輔助氣體與發(fā)光的工作氣體相混合。 VP>*J`'H  
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　　氣體激光器大多應(yīng)用電激勵(lì)發(fā)光，即用直流，交流及高頻電源進(jìn)行氣體放電，兩端放電管的電壓增壓時(shí)可加速電子，帶有一定能量，在工作物質(zhì)中運(yùn)動(dòng)的電子與粒子（氣體的原子或分子）碰撞時(shí)將自身的能量轉(zhuǎn)移給對(duì)方，使分子或原子被激發(fā)到某一高能級(jí)上而形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生激光。氣體激光器與固體激光器相比較，兩者中以氣體激光器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單得多，造價(jià)較低，操作簡(jiǎn)便，但是輸出功率常較小。因氣體激光器中的工作物質(zhì)不同。因此分中性（惰性）原子、離子氣體、分子氣體三種激光器。 2,
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　　中性原子氣體激光器這類激光器中主要充有以惰性氣體（氦、氖、氬、氪等）的物質(zhì)。 =w}JAEE|(i  
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　　氦－氖（He-Ne）激光器 首臺(tái)氦－氖激光器誕生于1960年，它可以在可見光區(qū)及紅外區(qū)中產(chǎn)生多種波長(zhǎng)和激光譜線，主要產(chǎn)生的有632.8nm紅光、和1.15μm及3.39μm紅外光。632.8nm氦－氖激光器最大連續(xù)輸出功率可達(dá)到一W，壽命也達(dá)到一萬小時(shí)以上。借助調(diào)節(jié)放大電流大小，使功率穩(wěn)定性達(dá)到30秒內(nèi)的誤差為0.005％，十分鐘內(nèi)的誤差為0.015％的功率穩(wěn)定度；發(fā)散角僅為0.5毫弧度。氦氖激光器除了具有一般的氣體激光器所固有的方向性好，單色性好，相干性強(qiáng)諸優(yōu)點(diǎn)外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、價(jià)廉、頻率穩(wěn)定等特點(diǎn)。氦氖激光在精確指示，激光測(cè)量，醫(yī)療衛(wèi)生方面有很廣泛的用途。 L-}J=n\  
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　　氦氖激光器的工作原理：氦氖激光器的激光放電管內(nèi)的氣體在涌有一定高的電壓及電流（在電場(chǎng)作用下氣體放電），放電管中的電子就會(huì)由負(fù)極以高速向正極運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)中與工作物質(zhì)內(nèi)的氦原子進(jìn)行碰撞，電子的能量傳給原子，促使原子的能量提高，基態(tài)原子躍遷到高能級(jí)的激發(fā)態(tài)。這時(shí)如有基態(tài)氖原子與兩能級(jí)上的氦原子相碰，氦原子的能量傳遞給氖原子，并從基態(tài)躍遷到激發(fā)的能級(jí)狀態(tài)，而氦原子回到了基態(tài)上。因?yàn)榉烹姽苌纤�加的電壓，電流連續(xù)不斷供給，原子不斷地發(fā)生碰撞。這就產(chǎn)生了激光必須具備的基本條件。在發(fā)生受激輻射時(shí)，分別發(fā)出波長(zhǎng)3.39μm，632.8nm，1.53μm三種激光，而這三種激光中除632.8nm為可見光中的紅外光外，另二種是紅外區(qū)的輻射光。因反射鏡的反射率不同，只輸出一種較長(zhǎng)的光波632.8nm的激光。 PcEE`.  
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　　He-Ne激光器結(jié)構(gòu)：此類激光器的結(jié)構(gòu)大體可分為三部分，既放電管、諧振腔和激發(fā)的電源�，F(xiàn)在臨床上最常應(yīng)用的為內(nèi)腔式。 a/\{NHs6"5  
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　　He-Ne激光的放電管，最外層是用硬質(zhì)玻璃制成。放電的內(nèi)管直徑約2～3mm，管長(zhǎng)幾厘米到十幾厘米，放電管越長(zhǎng)功率越大，相應(yīng)的放電電壓就高。管內(nèi)主要按5：1～10：1的比例充入氦氖混合氣體達(dá)到總氣壓約2.66～3.99Pa。管的一端裝有鋁圓筒作陰極（其圓管狀結(jié)構(gòu)主要是為了減少放電測(cè)射），另一端裝有鎢針作陽極，放電管兩端裝有反射鏡（即一頭為全反射鏡，出光一端為半反射鏡）。這就構(gòu)成了激光放電管。 #gqh0 27  
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　　在氦氖激光器中，采用的諧振腔有球面腔或平凹腔。一般腔鏡內(nèi)側(cè)鍍有高反射率的介質(zhì)。在其中一端反射率為100％，另一端反射率由激光器的增益而定。放電毛細(xì)管長(zhǎng)度約15～20cm，He-Ne激光器的半反射鏡的半反射鏡的反射率98.5％～99.5％。諧振腔的軸線和放電毛細(xì)管 He-Ne激光器的外界激勵(lì)能源與固體激光器不相同，不能使用光泵激勵(lì)，而采用電激勵(lì)的方法。把工作物質(zhì)封入放電管中，供以直流、交流及射頻等方式激勵(lì)氣體放電。通過放電過程把能量傳給工作物質(zhì)，促使氣體中的離子、原子被激發(fā)。醫(yī)療中使用的激勵(lì)方法主要是以直流電激發(fā)出光。大體結(jié)構(gòu)主要有高壓變壓器、整流與濾波回路、限流與穩(wěn)流回路組成。 hrtz>qN  
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　�。ㄈ�）分子氣體激光器 * eC[74Kng  
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　　分子氣體激光器與原子氣體激光器不一樣，分子氣體由碳和氧組成（最常用），其原則上是能夠?qū)崿F(xiàn)高效率與高功率輸出。分子氣體激光器通過分子能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生激發(fā)振蕩的一和種激光器，分子能級(jí)躍遷形式與原子能級(jí)躍遷相同。只不過是工作物質(zhì)為分子與原子的差別。分子氣體激光器中主要使用的為CO2激光器，下面將詳述。 |mE;HvQF  
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　　CO2激光器 CO2激光器效率高，不造成工作介質(zhì)損害，發(fā)射出10.6μm波長(zhǎng)的不可見激光，是一種比較理想的激光器。按氣體的工作形式可分封閉式及循環(huán)式，按激勵(lì)方式分電激勵(lì)，化學(xué)激勵(lì)，熱激勵(lì)，光激勵(lì)與核激勵(lì)等。在醫(yī)療中使用的CO2激光器幾乎百分之百是電激勵(lì)。 C<AW)|r_  
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　　CO2激光器的工作原理：與其它分子激光器一樣，CO2激光器工作原理其受激發(fā)射過程也較復(fù)雜。分子有三種不同的運(yùn)動(dòng)，即分子里電子的運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)決定了分子的電子能態(tài)；二是分子里的原子振動(dòng)，即分子里原子圍繞其平衡位置不停地作周期性振動(dòng)——并決定于分子的振動(dòng)能態(tài)；三是分子轉(zhuǎn)動(dòng)，即分子為一整體在空間連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，分子的這種運(yùn)動(dòng)決定了分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能態(tài)。分子運(yùn)動(dòng)極其復(fù)雜，因而能級(jí)也很復(fù)雜。 >xabn*Kq  
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　　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側(cè)，所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始終運(yùn)動(dòng)著，要繞其平衡位置不停地振動(dòng)。根據(jù)分子振動(dòng)理論，CO2有三種不同的振動(dòng)方式：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)中同時(shí)達(dá)到振動(dòng)的最大值和平衡值，而此時(shí)分子中的碳原子靜止不動(dòng)，因而其振動(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)。由于三個(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)，其中碳原子的振動(dòng)方向與兩個(gè)氧原子相反，又叫反對(duì)稱振動(dòng)能。在這三種不同的振動(dòng)方式中，確定了有不同組別的能級(jí)。 +:uz=~mo`  
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　　CO2激光的激發(fā)過程：CO2激光器中，主要的工作物質(zhì)由CO2，氮?dú)�，氦氣三種氣體組成。其中CO2是產(chǎn)生激光輻射的氣體、氮?dú)饧昂�氣為輔助性氣體。加入其中的氦，可以加速010能級(jí)熱弛預(yù)過程，因此有利于激光能級(jí)100及020的抽空。氮?dú)饧尤胫饕�在CO2激光器中起能量傳遞作用，為CO2激光上能級(jí)粒子數(shù)的積累與大功率高效率的激光輸出起到強(qiáng)有力的作用。 5gtf`ebs/  
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CO2分子激光躍遷能級(jí)圖 cu($mjC@T  
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　　CO2激光器的激發(fā)條件：放電管中，通常輸入幾十mA或幾百mA的直流電流。放電時(shí)，放電管中的混合氣體內(nèi)的氮分子由于受到電子的撞擊而被激發(fā)起來。這時(shí)受到激發(fā)的氮分子便和CO2分子發(fā)生碰撞，N2分子把自己的能量傳遞給CO2分子，CO2分子從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)上形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)發(fā)出激光。 Z.Yq)\it  
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　　結(jié)構(gòu)：①激光管：是激光機(jī)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(chǔ)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(xì)一般來說對(duì)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(zhǎng)而定。管長(zhǎng)的粗一點(diǎn)，管短的細(xì)一點(diǎn)。放電管長(zhǎng)度與輸出功率成正比。在一定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，每米放電管長(zhǎng)度輸出的功率隨總長(zhǎng)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(chǔ)氣管連接，即儲(chǔ)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(chǔ)氣管中循環(huán)流動(dòng)，放電管中的氣體隨時(shí)交換。 jZzTnmm&?  
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軸偏離不超過0.1mm。 <-!1`@l>  
2、氣體激光器 `,-mXxTNT  
    氣體激光器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低；操作方便；工作介質(zhì)均勻，光束質(zhì)量好；以及能長(zhǎng)時(shí)間較穩(wěn)定地連續(xù)工作的有點(diǎn)。這也是目前品種最多、應(yīng)用廣泛的一類激光器，占有市場(chǎng)達(dá)60％左右。其中，氦－氖激光器是最常用的一種。