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CO2激光器技术在最近三十多年的发展中，由于其在工业上不可取代的重要地位，其研究工作一直备受重视，发展速度很快。如今，国际上研究的热点是以射频激励的扩散型冷却CO2激光器为代表的第二代高功率CO2激光器。目前国内相关技术尚未达到商品化的程度。在这种背景下，继续提高和改进现有的直流电激励快速气体流动CO2激光器技术有着重要的现实意义。
本文首先简单分析了CO2激光器的发展及现状，并特别对国内相关技术发展情况作了总结。系统研究了高功率CO2激光器的实现原理，其中重点是对气体辉光放电理论的研究。然后特别针对国内的横流CO2激光器技术，对其一般的总体结构、主流的电极结构及其放电特性做了分析。
以上述理论为基础，提出了一种适用于低阶模输出的新型管板式电极。通过各种实验详细研究了其放电特性，包括电极参数对放电的影响，以及辅助放电电极、电源、电极冷却方式等因素的影响，最终确定了最佳方案。其阳极块长边沿阴极管方向，提高了放电均匀性和稳定性，增加了有效放电长度；阳极沿气流方向的长度和阴阳两极之间的距离根据输出模式确定，可充分利用激活体积，提高选模激光光电转换效率；其放电均匀稳定，可减小限流电阻值，降低外电路电功损耗。与现有管板电极相比，可提高注入到激活体积内的电功率密度，明显提高选模激光输出功率和总体效率。多模输出时直接光电转换效率可达20％；低阶模TEM11输出时光电转换效率可达15％，激光器总效率达8％。
以上述电极结构为基础，针对国内现有的管板式放电的激光器产品，提出了一种共阴极的双通道放电电极，实现了结构设计，并进行了放电试验研究。此电极结构紧凑、简单，仅对原技术做简单调整，即可实现双通道放电，采用∏型腔输出，功率可比原技术有大幅度提高，在同样的效果下将大大降低制造和运行成本。