采用双声光调制器光路快速偏转技术与自准直光栅法实现CO2激光全波段快调谐同光路输出。首先对声光调制器特性进行实验研究, 结果显示: 声光调制器偏转角度约为44°, 与运用布拉格方程计算结果相符; 且激光单次通过声光调制器移频量为4068 MHz,与声光驱动器射频频率一致, 将激光往返多次经声光调制器的移频量叠加。进而, 开展基于声光调制器的CO2激光快调谐实验研究, 运用两个对称布置的同驱动频率声光调制器补偿声光移频, 实现偏转光路振荡输出, 运用光栅法在直线光路中实现激光全波段可调谐输出。最终, 在声光调制器时序控制下, 实现双波长激光快调谐同光路输出, 选定激光波长的切换时间约为1 ms, 脉宽小于300 ns, 且双波长切换速度不受CO2激光跃迁谱带的限制。

通过优化驱动光栅的电机PI控制器参数确定方法，加强了伺服电机的定位精度及稳定性，提升了单光路可调谐TEA CO2激光器的弱线输出稳定性并缩短了调谐间隔。该参数确定的方法基永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)的频域模型，推导出了伺服三环比例积分控制器(Proportional Integral, PI)的解析表达式，并根据工程实际需求设定超调量与峰值时间，求出截止频率，以此确定满足最大相位裕度的条件下的伺服三环PI控制器的参数。采用PML40-530B8ANL交流直驱电机及G-POLHOR10P100EE-E0驱动器搭建了光路实验装置对上述参数进行了验证，转台定位系统的超调量为4.86％，调节间隔为19.5 ms。基于该转台系统搭建了快调谐TEA CO2激光器，在20 ms调谐间隔下进行激光器弱线能量稳定性实验，9P(44)谱线的单脉冲能量小于74 mJ，能量波动范围小于±3.35%，能量稳定度提高了3.62倍。

报道一种快速调谐TEA CO2激光器。该激光器采取紧凑式Ernst电极,火花阵列放电紫外预电离方式,采用二维振镜扫描衍射光栅的方案实现了激光的调谐输出。激光器可输出谱线75支,其中55支谱线输出能量超过1 J,当激光器高重复频率运转时,10P(20)谱线基模能量大于300 mJ,脉冲宽度约为70 ns。这种激光器可以在10 ms内实现9.2～10.8 μm范围内任意两条谱线的调谐输出。