二氧化碳鐳射器是目前連續輸出功率較高的一種鐳射，它發展較早，商業產品較爲成熟，被廣泛應用到材料加工、醫療使用、軍事武器、環境量測等各個領域。在鐳射的發展和應用方面，CO2鐳射器的制作和應用較早也較多，早在1970年代末期，就有從國外直接進口CO2鐳射器，從事工業加工和醫療等應用。從80年代末期開始，CO2鐳射器被廣泛引進並應用在在材料加工領域。

　　近年來CO2鐳射加工設備雖然漸趨普及，但鐳射畢竟是一種新的工具，鐳射加工技術亦不同於傳統的加工方法，所以工業界在引進使用CO2鐳射器的過程中，曾經遇到各種各樣的問題，給很多廠商造成不少困擾。本文針對CO2鐳射器在不同領域的應用狀況及其演變作以分析，並提出在使用CO2鐳射器過程中，常面臨的一些問題，按照CO2鐳射器功率大小分類，闡述其在各個產業上的應用狀況及演變情況，列舉CO2鐳射應用者會面對的主要問題並加以分析，最後對CO2鐳射應用的未來提出展望。

　　CO2鐳射器是一種比較重要的氣體鐳射器。這是因爲它具有一些比較突出的優點：

　　第一，它有比較大的功率和比較高的能量轉換效率。一般的閉管CO2鐳射器可有幾十瓦的連續輸出功率，這遠遠超過了其他的氣體鐳射器，橫向流動式的電激勵CO2鐳射器則可有幾十萬瓦的連續輸出。此外橫向大氣壓CO2鐳射器，從脈衝輸出的能量和功率上也都達到了較高水準，可與固體鐳射器媲美。CO2鐳射器的能量轉換效率可達30～40%，這也超過了一般的氣體鐳射器。

　　第二，它是利用CO2分子的振動-轉動能級間的躍遷的，有比較豐富的譜線，在10微米附近有幾十條譜線的鐳射輸出。近年來發現的高氣壓CO2鐳射器，甚至可做到從9～10微米間連續可調諧的輸出。

　　第三，它的輸出波段正好是大氣窗口(即大氣對這個波長的透明度較高)。

　　除此之外，它也具有輸出光束的光學質量高，相幹性好，線寬窄，工作穩定等優點。因此它在國民經濟和國防上都有許多應用，如應用於加工(焊接、切割、打孔等)，通訊、雷達、化學分析，鐳射誘發化學反應，外科手術等方面。

　　未來的CO2鐳射器將朝着以下幾個方向發展：

　　(1)高功率橫流CO2鐳射器。

　　高功率橫流CO2鐳射器，用於鐳射加工和熱處理，鐳射器的整機呈一體化的箱體。箱體的上箱體中置有一體化的放電室、熱交換器、風機系統、進出口導流器以及光學諧振腔，箱體的下箱體中置有鐳射電源、充放氣系統、真空泵、鎮流電阻箱和控制盒。與已有技術相比具有結構緊湊、安裝調試和維修方便、鐳射器的工作效率高，整機的體積可以小型化的特點。它主要應用於金剛石工具、汽車齒輪、汽車安全氣囊氣體發生器等焊接中的應用，鐳射表面淬火與熔覆工藝及其在鋼鐵軋輥表面熔凝淬火、石油化工零件表面修復等方面的特殊應用。

　　(2)聲光調QCO2鐳射器：爲滿足鐳射測距、環境探測、空間通訊及鐳射與物質相互作用機理研究等領域應用要求，研制了聲光調QC02鐳射器。針對影響聲光調QCO2：鐳射器輸出的各種因素，利用調Q脈衝鐳射器速率方程對該鐳射器輸出的主要技術參數進行了理論分析和計算，提出了聲光調QCO2：鐳射器優化設計的方法，並進行了驗證實驗。

　　鐳射器脈衝重復頻率爲lHz～50kHz，在lkHz運轉時獲得的輸出鐳射脈衝寬度爲180ns，峯值功率爲4062W，與理論計算基本一致。結果證明：通過聲光晶體(AO)的優選及諧振腔的合理設計。可實現小型CO2鐳射器的高重頻、窄脈寬，高峯值功率輸出，並可通過光柵選線的設計方式和TTL信號控制實現此類鐳射器的波長調諧和編碼輸出。

　　(3)緊湊型長壽命射頻激勵波導CO2鐳射器:爲了使CO2鐳射器在工業加工及軍事上有更廣泛的應用,採用鋁合金拉制型材作爲鐳射器殼體、盤裝電感代替傳統線繞電感的結構以及全金屬封接工藝等,研制出一種緊湊型長壽命射頻激勵波導CO2鐳射器.可連續輸出或在不高於20kHz調制頻率下脈衝輸出,最大輸出功率30W,實測工作壽命超過1500h,存儲壽命超過1.5a.結果表明,這種鐳射器具有結構緊湊、輸出功率穩定、工作壽命長、可連續及脈衝調制工作等特點,除了能滿足各種材料的加工,也可在軍事上應用。

　　(4)新型便攜式TEACO2鐳射器：它是一種新型便攜式橫向激勵大氣壓CO2鐳射器。該鐳射器採用4節5號充電電池直流供電,在1Hz重復頻率條件下,可連續工作1h.鐳射器整機(包括電源及控制系統)尺寸爲200nm×200mm×360mm,質量小於8kg.鐳射器使用紫外電暈預電離方式,放電均勻、穩定.自由振蕩情況下,鐳射脈衝輸出能量達到35mJ,輸出脈衝寬度爲70ns。

　　(5)高功率連續CO2鐳射器：針對直升飛機發動機渦輪葉片採用連續鐳射熔覆出現裂紋及葉片變形的問題,在5kW連續橫流CO2鐳射器上,採用新的電源控制方案,通過軟件及相關控制,實現了脈衝鐳射功率輸出.克服了採用高功率開關電源帶來的成本和穩定性問題.且脈衝調制頻率可達到5Hz,調制佔空比可達到5%～100%.當採用4kW峯值功率,4Hz脈衝重復頻率,佔空比爲20%時,在發動機葉片K403合會表面進行合金粉末StelliteX-40的熔覆實驗.結果表明,熔覆後熱影響區比連續鐳射減少50%,硬度提高5%,界面結合性能與母材相當,無熔覆裂紋及葉片變形。

　　多年來，我國國家科技計劃對軸流CO2鐳射器和橫流CO2鐳射器做了大量消化吸收工作。中、美、日、俄研發的橫流CO2鐳射器，成本低，功率大，但因光束質量不是很好，主要用於再制造和熱處理。由德國開發的軸流CO2鐳射器由於光束質量好，所以已經被廣泛應用於鐳射焊接和切割。但是由於軸流CO2鐳射器造價高、結構復雜、維護費高、運行費高，中小企業難以接受，導致其在推廣應用方面進展緩慢，因此軸流CO2鐳射器顯然不是我國CO2鐳射器發展方向。