二氧化碳雷射器

二氧化碳雷射器，可稱“隱身人”，因為它發出的雷射波長為10.6 微米，“身”處紅外區，肉眼不能覺察，它的工作方式有連續、脈衝兩種。連續方式產生的雷射功率可達20 千瓦以上。脈衝方式產生波長10.6 微米的雷射也是最強大的一種雷射。人們已用它來“打”出原子核中的中子。二氧化碳雷射器的出現是雷射發展中的重大進展，也是光武器和核聚變研究中的重大成果。最普通的二氧化碳雷射器是一支長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雷射輸出鏡。一般的玻璃鏡片不讓這種紅外光通過，所以不能做輸出鏡。放電管放電時發出粉紅色的自發輻射光，它產生的雷射是看不見的，在磚上足以把磚頭燒到發出耀眼的白光。
二氧化碳雷射器是以CO2氣體作為工作物質的氣體雷射器。放電管通常是由玻璃或石英材料製成，裡面充以CO2氣體和其他輔助氣體（主要是氦氣和氮氣，一般還有少量的氫或氙氣）；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製的部分反射鏡。當在電極上加高電壓（一般是直流的或低頻交流的），放電管中產生輝光放電，鍺鏡一端就有雷射輸出，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可得到連續輸出功率40～60瓦。CO2雷射器是一種比較重要的氣體雷射器。這是因為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雷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雷射器，橫向流動式的電激勵CO2雷射器則可有幾十萬瓦的連續輸出。此外橫向大氣壓CO2雷射器，從脈衝輸出的能量和功率上也都達到了較高水平，可與固體雷射器媲美。CO2雷射器的能量轉換效率可達30～40%，這也超過了一般的氣體雷射器。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雷射輸出。近年來發現的高氣壓CO2雷射器，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，相干性好，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套用，如套用於加工（焊接、切割、打孔等），通訊、雷達、化學分析，雷射誘發化學反應，外科手術等方面。
二氧化碳雷射器在軍事上的套用：
套用CO2雷射相干成像雷達進行機載反坦克飛彈的精確制導的研究，是1977年由麻省理工學院的林肯實驗室開始的，實驗室於1981年研製成功並進行了演示試驗。早在20世紀70年代末，美國國防先進技術研究計畫局（Defence Advanced Research Projects Agency）就決定把CO2雷射相干成像雷達作為第二代巡航飛彈制導系統的主攻方向，現已到了技術基本成熟階段。DARPA和美國空軍航空系統分部主持的巡航飛彈先進制導（CMAG，Cruise Missile Advanced Guidence）預研計畫，1977~1989年完成了研究計畫，並完成了飛行演示實驗，進一步研製了CO2雷射主動成像雷達導引頭工程樣機。目前CMAG技術已套用在空中發射的先進戰略巡航飛彈AGM-129A上，使其目標精度由原來的40m提高到3m，提高一個數量級。美國前麥·道公司為空軍研製的一種全天候CO2雷射相干成像雷達，於1988年進行了樣機演示，預計裝在戰斧（Tomahawk）改型巡航飛彈上。