CO2激光器從誕生到現在近50年的時間里一直被人們所關注，是一種比較理想的激光器。相對于其他的激光器，CO2激光器具有較好的方向性，單色性和較好的頻率穩定性。CO2激光器在醫療，軍事，工業等方面都得到了廣泛的應用。CO2激光器在激光加工方面占主導地位，它廣泛的用于焊接，切割，熱處理和清洗等方面。但是CO2激光器的轉換效率不是很高，限制了其發展。未來的CO2激光器將朝著以下幾個方向發展：
(1)高功率橫流CO2激光器：
高功率橫流CO2激光器，用于激光加工和熱處理，激光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激光電源、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、激光器的工作效率高，整機的體積可以小型化的特點。它主要應用于金剛石工具、汽車齒輪、汽車安全氣囊氣體發生器等焊接中的應用，激光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激光器：
為滿足激光測距、環境探測、空間通訊及激光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激光器。針對影響聲光調QCO2：激光器輸出的各種因素，利用調Q脈沖激光器速率方程對該激光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：激光器優化設計的方法，并進行了驗證實驗。
激光器脈沖重復頻率為lHz～50kHz，在lkHz運轉時獲得的輸出激光脈沖寬度為180ns，峰值功率為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激光器的高重頻、窄脈寬，高峰值功率輸出，并可通過光柵選線的設計方式和TTL信號控制實現此類激光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激光器:
為了使CO2激光器在工業加工及軍事上有更廣泛的應用,采用鋁合金拉制型材作為激光器殼體、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激光器.可連續輸出或在不高于20kHz調制頻率下脈沖輸出,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,這種激光器具有結構緊湊、輸出功率穩定、工作壽命長、可連續及脈沖調制工作等特點,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激光器：
它是一種新型便攜式橫向激勵大氣壓CO2激光器。該激光器采用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.激光器整機(包括電源及控制系統)尺寸為200nm×200mm×360mm,質量小于8kg.激光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,激光脈沖輸出能量達到35mJ,輸出脈沖寬度為70ns。
(5)高功率連續CO2激光器：
針對直升飛機發動機渦輪葉片采用連續激光熔覆出現裂紋及葉片變形的問題,在5kW連續橫流CO2激光器上,采用新的電源控制方案,通過軟件及相關控制,實現了脈沖激光功率輸出.克服了采用高功率開關電源帶來的成本和穩定性問題.且脈沖調制頻率可達到5Hz,調制占空比可達到5%～100%.當采用4kW峰值功率,4Hz脈沖重復頻率,占空比為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,熔覆后熱影響區比連續激光減少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。
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