二氧化碳激光器
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二氧化碳激光器，可稱“隱身人”，因?yàn)樗l(fā)出的激光波長為10.6 微米，“身”處紅外區(qū)，肉眼不能覺察，它的工作方式有連續(xù)、脈沖兩種。連續(xù)方式產(chǎn)生的激光功率可達(dá)20 千瓦以上。脈沖方式產(chǎn)生波長10.6 微米的激光也是最強(qiáng)大的一種激光。人們已用它來“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出現(xiàn)是激光發(fā)展中的重大進(jìn)展，也是光武器和核聚變研究中的重大成果。最普通的二氧化碳激光器是一支長1 米左右的放電管。它的一端貼上鍍金反射鏡片，另一端貼一塊能讓10.6微米紅外光通過的鍺平面鏡片作為紅外激光輸出鏡。一般的玻璃鏡片不讓這種紅外光通過，所以不能做輸出鏡。放電管放電時(shí)發(fā)出粉紅色的自發(fā)輻射光，它產(chǎn)生的激光是看不見的，在磚上足以把磚頭燒到發(fā)出耀眼的白光。
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詳情
二氧化碳激光器是以CO2氣體作為工作物質(zhì)的氣體激光器。放電管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2氣體和其他輔助氣體（主要是氦氣和氮?dú)猓话氵€有少量的氫或氙氣）；電極一般是鎳制空心圓筒；諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡，另一端是用鍺或砷化鎵磨制的部分反射鏡。當(dāng)在電極上加高電壓（一般是直流的或低頻交流的），放電管中產(chǎn)生輝光放電，鍺鏡一端就有激光輸出，其波長為10.6微米附近的中紅外波段；一般較好的管子。一米長左右的放電區(qū)可得到連續(xù)輸出功率40～60瓦。CO2激光器是一種比較重要的氣體激光器。這是因?yàn)樗哂幸恍┍容^突出的優(yōu)點(diǎn)：
第一
它有比較大的功率和比較高的能量轉(zhuǎn)換效率。一般的閉管CO2激光器可有幾十瓦的連續(xù)輸出功率，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他的氣體激光器，橫向流動(dòng)式的電激勵(lì)CO2激光器則可有幾十萬瓦的連續(xù)輸出。此外橫向大氣壓CO2激光器，從脈沖輸出的能量和功率上也都達(dá)到了較高水平，可與固體激光器媲美。CO2激光器的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)30～40%，這也超過了一般的氣體激光器。
第二
它是利用CO2分子的振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)能級間的躍遷的，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。近年來發(fā)現(xiàn)的高氣壓CO2激光器，甚至可做到從9～10微米間連續(xù)可調(diào)諧的輸出。
第三
它的輸出波段正好是大氣窗口（即大氣對這個(gè)波長的透明度較高）。除此之外，它也具有輸出光束的光學(xué)質(zhì)量高，相干性好，線寬窄，工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。因此它在國民經(jīng)濟(jì)和國防上都有許多應(yīng)用，如應(yīng)用于加工（焊接、切割、打孔等），通訊、雷達(dá)、化學(xué)分析，激光誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)，外科手術(shù)等方面。
軍事應(yīng)用
應(yīng)用CO2激光相干成像雷達(dá)進(jìn)行機(jī)載反坦克導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)的研究，是1977年由麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室開始的，實(shí)驗(yàn)室于1981年研制成功并進(jìn)行了演示試驗(yàn)。早在20世紀(jì)70年代末，美國國防先進(jìn)技術(shù)研究計(jì)劃局（Defence Advanced Research Projects Agency）就決定把CO2激光相干成像雷達(dá)作為第二代巡航導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)的主攻方向，現(xiàn)已到了技術(shù)基本成熟階段。DARPA和美國空軍航空系統(tǒng)分部主持的巡航導(dǎo)彈先進(jìn)制導(dǎo)（CMAG，Cruise Missile Advanced Guidence）預(yù)研計(jì)劃，1977~1989年完成了研究計(jì)劃，并完成了飛行演示實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步研制了CO2激光主動(dòng)成像雷達(dá)導(dǎo)引頭工程樣機(jī)。目前CMAG技術(shù)已應(yīng)用在空中發(fā)射的先進(jìn)戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈AGM-129A上，使其目標(biāo)精度由原來的40m提高到3m，提高一個(gè)數(shù)量級。美國前麥.道公司為空軍研制的一種全天候CO2激光相干成像雷達(dá)，于1988年進(jìn)行了樣機(jī)演示，預(yù)計(jì)裝在戰(zhàn)斧（Tomahawk）改型巡航導(dǎo)彈上。
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