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CO2激光器是一種比較重要的氣體激光器。它具有一些突出的優點:

①輸出功率大、能量轉換效率高。一般的封閉管CO2激光器可有幾十瓦的連續輸出功率，遠遠超過了其他的氣體激光器；橫向流動式的電激勵C02激光器則可有幾十萬瓦的連續輸出。CO2激光器的能量轉換效率可達30%-40%，也超過了一般的氣體激光器。
②它是利用CO2分子的振動一轉動能級間的躍遷，有比較豐富的譜線，在10μm附近有兒十條譜線的激光輸出。近年來發現的高氣壓CO2激光器，甚至可做到從9μm-10μm間連續可調諧的輸出。

③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)。此外，它還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應用，如應用于加工(焊接、切割、打孔等)、通信、雷達、化學分析、激光誘發化學反應、外科手術等方面。

CO2激光器工作原理及其受激發射過程較復雜。分子有3種不同的運動，一是分子里電子的運動，其運動決定了分子的電子能態；二是分子里的原子振動運動，即分子里原子圍繞其平衡位置不停地作周期性振動，并決定分子的振動能態；三是分子轉動，即以分子為一整體在空間連續地旋轉，分子的這種運動決定了分子的轉動能態。分子運動極其復雜，因而能級也很復雜。

CO2分子為線性對稱分子，兩個氧原子分別在碳原子的兩側，所表示的是原子的平衡位置。分子里的各原子始終運動著，要繞其平衡位里不停地振動。