二氧化碳激光器，可称“隐身人”，它发出的激光波长为10.6 微米，“身”处红外区，肉眼不能觉察，它的工作方式有连续、脉冲两种，用于激光切割，焊接，钻孔和表面处理。
连续方式产生的激光功率可达20 千瓦以上。脉冲方式产生波长10.6 微米的激光也是最强大的一种激光。
人们已用它来“打”出原子核中的中子。二氧化碳激光器的出现是激光发展中的重大进展，也是光武器和核聚变研究中的重大成果。
最普通的二氧化碳激光器是一支长1 米左右的放电管。它产生的激光是看不见的，在砖上足以把砖头烧到发出耀眼的白光。二氧化碳激光于1964年首次运用其波长为10.6μm。
因为这是一种非常有效率的激光，作为商业模型来说其转换效率达到10%，所以二氧化碳激光广泛用于激光切割，焊接，钻孔和表面处理。作为商业应用激光可达45千瓦，这是最强的物质处理激光。
二氧化碳激光是一种分子激光。主要的物质是二氧化碳分子。它可以表现多种能量状态这要视其震动和旋转的形态而定。基本的能量网状见图1。二氧化碳里的混合气体是由于电子释放而造成的低压气体（通常30-50托）形成的等离子。
如麦克斯韦-波尔兹曼分布定律所说，在等离子里，分子呈现多种激发态。。一些会呈现高能态（00o1）其表现为不对称摆动状态。当与空心墙碰撞或者自然散发，这种分子也会偶然的丢失能量。通过自然散发这种高能状态会下降到对称摆动形态(10o0)以及放射出可能传播到任何方向的光子（一种波长10.6μm的光束）。偶然的，这种光子的一种会沿着光轴的腔向下传播也将在共鸣镜里摆动。
二氧化碳激光器是以CO2气体作为工作物质的气体激光器。放电管通常是由玻璃或石英材料制成，里面充以CO2气体和其他辅助气体（主要是氦气和氮气，一般还有少量的氢或氙气）；电极一般是镍制空心圆筒；谐振腔的一端是镀金的全反射镜，另一端是用锗或砷化镓磨制的部分反射镜。
当在电极上加高电压（一般是直流的或低频交流的），放电管中产生辉光放电，锗镜一端就有激光输出，其波长为10.6微米附近的中红外波段；一般较好的管子。一米长左右的放电区可得到连续输出功率40～60瓦。CO2激光器是一种比较重要的气体激光器。这是因为它具有一些比较突出的优点：
第一：它有比较大的功率和比较高的能量转换效率。一般的闭管CO2激光器可有几十瓦的连续输出功率，这远远超过了其他的气体激光器，横向流动式的电激励CO2激光器则可有几十万瓦的连续输出。此外横向大气压CO2激光器，从脉冲输出的能量和功率上也都达到了较高水平，可与固体激光器媲美。CO2激光器的能量转换效率可达30～40%，这也超过了一般的气体激光器。
第二：它是利用CO2分子的振动-转动能级间的跃迁的，有比较丰富的谱线，在10微米附近有几十条谱线的激光输出。近年来发现的高气压CO2激光器，甚至可做到从9～10微米间连续可调谐的输出。
第三：它的输出波段正好是大气窗口（即大气对这个波长的透过率较高）。除此之外，它也具有输出光束的光学质量高，相干性好，线宽窄，工作稳定等优点。因此它在国民经济和国防上都有许多应用，如应用于加工（焊接、切割、打孔等），通讯、雷达、化学分析，激光诱发化学反应，外科手术等方面。
二氧化碳激光器内的气体并非纯二氧化碳，通常是以下几种气体的混合：
二氧化碳（CO2）：10-20%
氮气（N2）：10-20%
氦气（He）：其余内容
具体气体的配比根据应用目的的不同而有所改变。
民用：因为二氧化碳激光器能达到的功率非常高，经常用来做工业的切割机，而低功率的激光器常常用来雕刻。此外，由于水在二氧化碳激光器的发光频率极容易挥发，因此也常常被用来做激光嫩肤，磨皮等激光手术。
军用：由于大气层对红外线的阻挡能力很弱，因此常被用来做激光武器。
关于二氧化碳激光器的检定规程，可以参考中华人民共和国国家标准《二氧化碳激光治疗机》（GB 11748-2005）中的相关内容，以及中华人民共和国机械行业标准《二氧化碳激光器主要参数测试方法》（JB/T 9490-2013）。以下是基于这些标准整理的二氧化碳激光器检定规程的概述：
确保二氧化碳激光器的性能符合相关标准和规定，保证其在使用中的安全性、稳定性和有效性。
二氧化碳激光器的检定项目主要包括：
1、外观与结构检查
检查激光器的外观是否有损坏、变形或腐蚀。
检查激光器的结构是否完整，各部件连接是否牢固。
2、电气性能检定
起辉电压：测试使激光管内工作气体击穿产生辉光放电的瞬时电压。
工作电压：测量激光管在给定工作电流下稳定工作时的管压降。
工作电流：测量激光器的实际工作电流，确保其在额定范围内。
内部布线：检查激光器的内部布线是否符合安全标准，防止电气故障。
3、光学性能检定
输出功率：测量激光器在给定工作电流下的输出功率，确保其达到额定值。
光束质量：检查激光器的光束发散角、光束半径等参数，确保光束质量符合要求。
激光辐射安全：测试激光器的激光辐射水平，确保其在安全范围内，防止对人体造成伤害。
4、其他性能检定
电光转换效率：测量激光器的电光转换效率，评估其能源利用效率。
工作寿命：测试激光器在给定工作条件下连续运转的时间，评估其使用寿命。
1、外观与结构检查
使用目视检查方法，对激光器的外观和结构进行全面检查。
2、电气性能检定
使用高精度电压表、电流表等仪器，按照相关标准和规定进行测试。
对于起辉电压和工作电压，应逐渐调节电源输出电压，直至达到激光管的击穿电压或工作电压，并记录读数。
对于工作电流，应使用电流表直接测量激光器的实际工作电流。
3、光学性能检定
使用功率计、光束质量分析仪等仪器，按照相关标准和规定进行测试。
对于输出功率，应逐渐调节电源输出电流，记录不同电流下的输出功率，并绘制输出功率-电流曲线。
对于光束质量，应使用光束质量分析仪测量光束发散角、光束半径等参数。
4、其他性能检定
电光转换效率可通过测量激光器的输入电功率和输出功率来计算。
工作寿命可通过在给定工作条件下连续运转激光器，并记录其输出功率随时间的变化来评估。
二氧化碳激光器的检定周期应根据其使用频率、工作环境和重要性等因素确定。一般建议每年至少进行一次全面检定，以确保其性能稳定可靠。
在检定过程中，应详细记录各项测试数据和结果，并编写检定报告。检定报告应包括激光器的基本信息、检定项目、测试方法、测试数据、检定结论等内容，并签字盖章确认。
1、安全第一：在检定过程中，应严格遵守相关安全规定，佩戴好防护用品，防止激光辐射和其他潜在危险。
2、专业操作：检定工作应由具备相应资质和经验的专业人员进行，确保测试结果的准确性和可靠性。
3、设备维护：在检定前后，应对激光器进行适当的维护和保养，确保其处于良好的工作状态。
请注意，以上规程仅供参考，具体检定工作应根据实际情况和相关标准、规定进行。
CO₂激光器市场前景广阔，预计到2030年中国市场规模将突破200亿元，年复合增长率达9.2%，高端应用领域占比持续提升，但需应对技术替代与成本压力等挑战。
1、总体规模：2024年中国CO₂激光器市场规模约为120亿元，预计到2030年将突破200亿元，年复合增长率（CAGR）达9.2%。
2、高端化转型：高功率（≥500W）激光器占比将从2025年的43%提升至58%，显示行业向高端化、精密化转型趋势显著。
3、区域市场：珠三角3C电子产业集群贡献35%需求份额，长三角新能源装备制造基地拉动高功率产品采购量年增18%。
1、功率与效率提升：通过新型激光材料和优化设计，激光器输出功率和能量转换效率显著提升，能耗降低30%。
2、精度与稳定性增强：光学技术和控制技术的进步使激光器聚焦精度和稳定性提高，满足更高精度加工需求。
3、智能化与自动化：人工智能和机器学习技术的应用实现激光器自动调节和优化加工参数，提高生产效率和加工质量。
4、材料与工艺革新：射频激励式替代直流放电技术趋势明显，第三代半导体材料提升激光效率，光束质量（M²值）达到1.1的临界突破。
1、工业制造：在汽车、航空航天、医疗器械等高端制造领域应用广泛，新能源汽车领域渗透率已达68%，市场规模突破45亿元。
2、医疗美容：非侵入式治疗设备需求增长，带动小功率CO₂激光器细分市场快速增长，年增速预计可达15%。
3、新兴领域：激光清洗替代化学工艺需求爆发，2027年相关市场规模或达28亿元；与人工智能深度结合催生“智能诊断激光加工平台”，2028年渗透率预计突破15%。
4、国际市场：“一带一路”沿线国家基建投资升温拉动激光切割设备出口额年增23%，中国企业依托RCEP关税优势在东南亚市场份额提升至19%。
产业链上下游：上游核心部件研发和生产、中游激光器整机制造和销售、下游应用领域均存在丰富投资机会。
区域市场：东部沿海地区经济发达、制造业基础雄厚，对激光器需求旺盛，是投资重点区域。
细分领域：新能源汽车、光伏、微电子等应用场景渗透率测算显示巨大增长潜力，医疗美容新兴领域增长曲线分析也表明市场前景广阔。
技术迭代：光纤激光器等新兴技术逐渐替代传统CO₂激光器，尤其是在精密加工领域，技术替代对CO₂激光器市场构成挑战。
成本压力：原材料价格波动和劳动力成本上升导致产品成本上升，影响市场竞争力。
环保法规：严格的环保法规限制了CO₂激光器在高污染行业的应用，迫使制造商改进技术以减少排放。
CO₂激光器技术优势分析
1、高功率与高能量输出
CO₂激光器是气体激光器中功率最大的类型之一，连续输出功率可达数万瓦（如工业级设备可达25kW），脉冲输出能量可达万焦耳级别。其能量转换效率为10%-25%，显著高于其他气体激光器，能满足大规模工业加工需求，例如厚板激光焊接、切割及表面改性等。
2、优异的光束质量
通过多折腔、UR90束转动非稳腔等谐振腔技术，CO₂激光器可输出接近衍射极限的光束，模式稳定性强。扩散冷却板条型激光器更因无气体流动特性，实现了高光束质量与低光学损耗的平衡，适用于精密加工场景。
3、独特的波长优势
CO₂激光波长为10.6μm，位于大气窗口（即大气对该波长吸收极小），可传输较远距离而不显著衰减。此外，其波长对非金属材料（如塑料、陶瓷、木材）吸收率高，在材料加工中能减少热影响区，提升加工精度。
4、丰富的谱线与可调谐性
CO₂激光器在10μm附近有数十条谱线，高气压下可实现9-10μm波长范围连续调谐。这一特性使其在激光雷达、光谱分析等领域具有独特应用价值，例如通过波长匹配特定材料吸收峰以优化加工效果。
5、灵活的工作模式
支持连续与脉冲双模式运行：
连续模式：适用于需要稳定能量输出的场景，如金属切割、焊接。
脉冲模式：脉冲宽度可压缩至毫微秒级，峰值功率极高，适用于微细加工（如打孔、雕刻）及高精度医疗手术。
6、结构多样性与适应性
按气体流动方式分为横流、轴快流及扩散冷却板条型：
横流型：增益体积大，适合多模光斑输出，用于表面热处理。
轴快流型：模体积与激活体积轴对称匹配，电光转换效率高，形成1000W-20kW产品系列，广泛应用于切割与焊接。
扩散冷却型：结构紧凑、无气体流动，光学损耗低，德国Rofin-Sinar已开发数千瓦级产品，代表未来发展方向。
7、成熟的激励技术与谐振腔设计
激励方式：从直流激励发展到射频激励，后者可实现大放电管径均匀稳定放电，提升光束质量。
谐振腔技术：如稳定-非稳混合谐振腔，通过优化镜面加工与腔体设计，解决了高功率与高光束质量的矛盾。
8、广泛的应用领域
工业加工：激光焊接、切割、表面改性（如淬火、熔覆）。
医疗领域：皮肤治疗（如祛痣、祛疣）、眼科手术（如角膜塑形）。
军事与科研：激光雷达、激光武器、核聚变引发热核反应。
通信与测量：大气传输特性使其适用于长距离激光通信与测距。
