Kumar N. Patel于1964年在貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了二氧化碳(CO2)激光器，也可稱為玻璃激光管，是目前世界上最大的連續(xù)輸出功率激光產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于紡織、醫(yī)療、材料加工、工業(yè)制造等領(lǐng)域，特別是包裝噴碼、非金屬材料切割、醫(yī)療美容等行業(yè)有著獨(dú)特的應(yīng)用。

到了80年代，CO2激光技術(shù)基本成熟，后來二十多年被廣泛用于工業(yè)加工，包括金屬切割、各種材料打標(biāo)、雕刻，以及焊接、熔覆加工，如汽車、造船、航空航天等。當(dāng)前工業(yè)應(yīng)用的CO2激光器主要以10.64微米的波長(zhǎng)輸出紅外線。其電光轉(zhuǎn)換效率一般可達(dá)15%-25%，與固體 YAG激光器相比已有良好的優(yōu)勢(shì)；其波長(zhǎng)范圍決定光束可供鋼鐵金屬、有色金屬、貴金屬、非金屬等多種材料吸收，其適用范圍比光纖激光器更廣。

隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展，目前最重要的發(fā)展應(yīng)用還是金屬材料加工，自2010年以來，光纖激光器在國內(nèi)外掀起了一股取代部分CO2切割的市場(chǎng)。這樣做會(huì)讓一些人誤入歧途：CO2激光器已經(jīng)過時(shí)，而且效果不大。事實(shí)上，這個(gè)想法是完全錯(cuò)誤的。

CO2激光器作為技術(shù)最成熟、最穩(wěn)定、可靠的光源類型，在工藝開發(fā)方面也十分成熟，即使是今天，在歐洲、美國還能看到許多應(yīng)用。在CO2激光跨越的9-12微米波段，許多天然和合成材料都有很強(qiáng)的特征吸收特性，因此在材料處理和光譜分析方面有很多機(jī)會(huì)。CO2激光的束流特性決定了它仍具有獨(dú)特的應(yīng)用潛力。文章重點(diǎn)介紹了CO2的一些常見應(yīng)用。

金屬材加工

以前連續(xù)光纖激光器流行，加工金屬薄板基本上是大功率CO2激光器一統(tǒng)天下，曾記得在2012年某展會(huì)上，已有廠商隆重發(fā)布4 KW的CO2切割機(jī)，厚度達(dá)到了20 mm?，F(xiàn)在時(shí)過境遷，動(dòng)則采用萬瓦級(jí)光纖激光器來切割超厚板，在鋼板切割上，的確CO2切割已被光纖切割所取代，但并不代表它已經(jīng)消失，目前包括大族激光智能裝備、普?，斨悄堋⒋笞寤浾Z、百盛激光、奔騰楚天等一些廠家也可提供金屬CO2切割機(jī)代替。

由于光纖激光器具有較小的光斑，因此容易進(jìn)行焊接，但也成為其缺點(diǎn)。尤其是厚板接頭，大功率CO2激光器優(yōu)于光纖激光器。雖然人們?cè)缭趲啄昵熬烷_始使用光束來克服光纖激光的缺點(diǎn)，但仍比CO2激光強(qiáng)。而歐洲的客中客車，德國的邁爾造船廠等眾多厚板加工，早已應(yīng)用CO2激光。

除鋼質(zhì)焊接外，近年來諸如鉻錳合金鋼和鋁合金等焊接不好的材料也開始出現(xiàn)，這些材料有的熔點(diǎn)高，有的對(duì)光反射率高，因此需要焊接時(shí)激光功率更大。例如國產(chǎn)奔騰楚天就在2015年研發(fā)了6 KW的CO2激光焊接系統(tǒng)，并成功交付中車。

物料表面處理

CO2激光主要體現(xiàn)在激光熔覆上，雖然現(xiàn)在也可以用半導(dǎo)體激光做，但在高能半導(dǎo)體激光出現(xiàn)之前，激光熔覆也是CO2激光的天下。激光熔覆技術(shù)廣泛應(yīng)用于模具、五金、礦山機(jī)械、機(jī)械轉(zhuǎn)軸、航空航天、海洋工程設(shè)備甚至是民用新產(chǎn)品。CO2激光與半導(dǎo)體激光器相比，具有巨大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，CO2激光熔覆技術(shù)也是目前頗受歡迎的選擇。目前國內(nèi)大族金石凱、沈陽大陸激光等都是CO2激光熔覆的專業(yè)公司。

布類纖維加工

對(duì)金屬加工而言，CO2激光面臨著光纖激光、半導(dǎo)體激光的挑戰(zhàn)，因此CO2激光未來的應(yīng)用重點(diǎn)可能是非金屬材料。涉及的領(lǐng)域很多，玻璃，陶瓷，布匹，木材，塑料，聚合物等等。

總部設(shè)于廣州創(chuàng)可激光，是一家專業(yè)從事激光打標(biāo)設(shè)備的企業(yè)，推出了超級(jí)CO2激光打標(biāo)機(jī)系列，適用于木制品、皮具、布類的打標(biāo)、雕刻、鏤空等工藝，并在牛仔布上實(shí)現(xiàn)洗水、雕花等先進(jìn)工藝。此外廣州漢馬激光等公司也是長(zhǎng)期從事CO2激光切割布料、雕刻木料的設(shè)備，類似企業(yè)還有東莞大族粵銘、雷宇激光等。多年前，光博士已推出木板激光切割機(jī)，該公司還主營數(shù)十種中小型CO2激光切割、打標(biāo)設(shè)備，可見市場(chǎng)需求依然巨大。

專業(yè)領(lǐng)域定制應(yīng)用

CO2的光束特性使其在特殊領(lǐng)域中的應(yīng)用成為可能，如聚合物、塑料、陶瓷等。CO2激光可在高分子材料如 ABS、 PMMA、 PP等實(shí)現(xiàn)高速切割。利用先進(jìn)的CO2激光，通過優(yōu)化光學(xué)模式和光路設(shè)計(jì)，形成更加完美的光斑，減少熱影響面積，切割出高質(zhì)量的手機(jī)薄膜制品(PET保護(hù)膜，顯示器)。CO2激光切割技術(shù)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使得它比 UV激光切割技術(shù)更適合薄膜精密切割，也更能滿足 IT行業(yè)的精密加工需求。

醫(yī)學(xué)應(yīng)用

90年代以后出現(xiàn)了以超脈沖CO2激光治療機(jī)為代表的高能量脈沖醫(yī)療設(shè)備，并獲得成功應(yīng)用，使對(duì)高要求領(lǐng)域的應(yīng)用有了重大突破，尤其是激光美容。它有著廣闊的發(fā)展前景。CO2激光輔助深層鞏膜切除術(shù)，簡(jiǎn)稱 CLASS，是一種無穿透、無結(jié)膜下濾過泡依賴的手術(shù)，通過小梁網(wǎng)、深層鞏膜和脈絡(luò)膜引流房水降低眼壓。這種新的術(shù)式，術(shù)中和術(shù)后并發(fā)癥少，無濾泡依賴，沒有術(shù)后處理瘢痕問題；操作簡(jiǎn)單，學(xué)習(xí)曲線短，易于掌握，臨床實(shí)用性強(qiáng)。