在過去的二十年間，封離型CO2激光器已廣泛用于極其多樣的應(yīng)用，例如包裝、紡織、微電子制造、顯示屏制備等。這是因?yàn)镃O2 激光器加工的效率、質(zhì)量和可靠性使其成為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的工具，比其他制造技術(shù)在成本上更具競爭力。本文簡要介紹了封離型板條放電CO2激光器的主要優(yōu)勢，并涵蓋了相關(guān)技術(shù)最近的創(chuàng)新。接著，本文還介紹了功率為100W到500W的激光器最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
為何使用CO2激光器？
CO2激光器與普通工業(yè)激光器相比很獨(dú)特，因?yàn)樗蚤L波紅外線的形式輸出時(shí)，波長通常為10.6μm。許多有機(jī)材料對這類長波長的吸收能力都很強(qiáng)，包括紙、木材、塑料、橡膠、紡織物和皮革。某些對可見光（甚至近紅外）可透過的材料甚至也能吸收這類長波長，例如玻璃和藍(lán)寶石。
吸收率高就意味著大部分激光功率實(shí)際上都用于在光熱流程中加工材料。此時(shí)目標(biāo)材料很快即會(huì)加熱，最終蒸發(fā)（本質(zhì)上為汽化）。這一過程非常節(jié)能， 因此CO2激光器是最適合采用10's到100's微米精密級別快速去除（例如快速切割、鉆孔、雕刻）較大量目標(biāo)材料的工具。處于較低功率級別時(shí)，高效的局部加熱會(huì)造成熱效應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化，是打標(biāo)的理想之選。
板條放電技術(shù)
CO2激光器的市場大致分為兩類。第一類為重工業(yè)作業(yè)（例如切割和焊接厚金屬），通常采用輸出數(shù)千瓦功率的快流CO2激光器。速度通常是比切割質(zhì)量更為重要的問題，因此用于這類應(yīng)用的激光器會(huì)采用高功率，可能會(huì)犧牲光束質(zhì)量、激光器大小和擁有成本。
第二類市場為玻璃、陶瓷、塑料、紡織物、木材和其他有機(jī)材料的精密加工，通常采用功率不高于 1kW 的激光器完成。此時(shí)，切割質(zhì)量和外形（無燒焦跡象）是非常關(guān)鍵的。最大限度地降低整個(gè)系統(tǒng)的大小和重量通常是重中之重，因?yàn)檫@樣可保持低運(yùn)營成本。
板條放電激光器在大約二十年前首次出現(xiàn)，專用于為第二類市場提供更好的服務(wù)。在封離型板條放電激光器中，諧振腔內(nèi)部等離子體由兩個(gè)矩形板條電極激發(fā)。兩端的柱面全反射鏡形成諧振腔，部分腔內(nèi)功率會(huì)通過其中一個(gè)柱面反射鏡的缺口耦合輸出激光。電極會(huì)通過冷水進(jìn)行冷卻，并且電極的大面積和密封空間使其無需任何氣體循環(huán)即可高效地冷卻等離子體。
板條放電構(gòu)造在精密加工應(yīng)用中具有優(yōu)勢，其原因多種多樣。這類構(gòu)造體積小、穩(wěn)定性高、輸出特性佳并且擁有成本很低。
輸出功率可隨板條電極的面積縮放。因此，板條放電CO2激光器非常緊湊，并且可通過相對輕便的激光器頭實(shí)現(xiàn)盡可能高的輸出功率。因此， 它們可以輕松集成到機(jī)器人手臂或起重機(jī)架中，甚至小到可適用于桌面設(shè)備。板條電極配置在機(jī)械方面也很耐用， 因此可在短期和長期內(nèi)穩(wěn)定工作。這種穩(wěn)定性可實(shí)現(xiàn)不會(huì)隨時(shí)間變化的統(tǒng)一加工效果。
當(dāng)與合適的光束調(diào)節(jié)光學(xué)器件耦合時(shí)，板條放電配置可形成較低M2（<1.2） 的高質(zhì)量高斯光束。這可直接理解為實(shí)現(xiàn)較小聚焦光斑的能力，因?yàn)閹缀跛械募す夤β识技杏谥行墓馐Ｗ罱K實(shí)現(xiàn)更精密的切割或更快的切割速度、更小的熱影響區(qū)（HAZ）以及激光功率的最高效利用。
板條放電激光器較高的切割效率也最大限度地降低了給定加工速度下的電耗。并且，冷卻水是通過閉循環(huán)系統(tǒng)提供的，因此無需水源。無需外部供氣， 就消除了所有與處理和存儲氣體罐相關(guān)的成本，也消除了與更換氣體罐相關(guān)的停工期。由于這些因素以及設(shè)計(jì)的高可用性，板條放電激光器是這一功率范圍內(nèi)所有CO2激光器類型中擁有成本最具吸引力的一類。
典型應(yīng)用
中功率CO2激光器的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域就是消費(fèi)品的包裝。其中包括各類材料（例如紙、紙板、塑料和金屬箔）以及這些材料疊層組合的切割、打孔、刻痕和打標(biāo)。激光器通常優(yōu)于直犁刀、模切板等傳統(tǒng)工具，其原因多種多樣。激光器加工可以很快，因此可適應(yīng)現(xiàn)有生產(chǎn)線的速度。激光器加工是靈活、數(shù)字化（軟件控制的）、無接觸的過程，因此不會(huì)隨時(shí)間而改變，也不會(huì)像機(jī)械工具那樣需要更換或重摩。而且，激光器能夠精密地控制切割或打孔深度，而機(jī)械工具則比較難做到這點(diǎn)。并且，由于使用封離型CO2激光器進(jìn)行加工的擁有成本低、可靠性高，因此比起傳統(tǒng)方法在經(jīng)濟(jì)上更具有競爭力。
