Углекислотный лазер.
Углекислотный лазер (лазер на углекислом газе, CO2-лазер) – газовый лазер, с непрерывным излучением, в активной среде которого для получения когерентных электромагнитных волн ИК-диапазона используется углекислый газ (CO2).
Устройство углекислотного лазера
Углекислотный лазер:
Углекислотный лазер (лазер на углекислом газе, CO2-лазер) – газовый лазер, с непрерывным излучением, в активной среде которого для получения когерентных электромагнитных волн ИК-диапазона используется углекислый газ (CO2).
Углекислотный лазер один из первых типов газовых лазер. Изобретён в 1964 году.
Принцип действия углекислотного лазера основан на колебательно-вращательных лазерных переходах. В таких лазерах используются переходы между двумя колебательными уровнями молекулы.
Углекислотный лазер один из самых мощных лазеров с непрерывным излучением. Его КПД достигает 20 %.
Углекислотные лазеры излучают электромагнитные волны в инфракрасном диапазоне с длиной волны от 9,4 до 10,6 мкм.
CO2-лазер имеют выходную мощность от нескольких милливатт (мВт) до нескольких сотен киловатт (кВт).
Углекислотный лазер используется для гравировки резины и пластика, резки органического стекла и металлов, сварки металлов, в том числе металлов с очень высокой теплопроводностью, таких как алюминий и латунь, а также в медицине – в хирургических операциях.
Устройство углекислотного лазера:
Самый простой тип углекислотного лазера состоит из заполненной газом – активной средой газоразрядной трубки. Газоразрядная трубка закрыта с одной стороны полностью отражающим зеркалом, а с другой стороны – на выходе – полупрозрачным зеркалом.
Рис. 1. Конструкция углекислотного лазера
На Рис. 1 приведена конструкция (схема) углекислотного лазера. На схеме обозначены: 1 — герметичная трубка с газообразным рабочим телом; 2 — катод; 3 — анод; 4 — полупрозрачное зеркало; 5 — непрозрачное зеркало; 6 — лазерный луч.
Заполняющий газ внутри газоразрядной трубки углекислотного лазера состоит примерно из 10-20 % углекислого газа (CO2), 10-20% азота (N2), нескольких процентов водорода (H2) и (или) ксенона (Xe). Остальная часть газовой смеси приходится на гелий (He). Конкретные пропорции газов варьируются в зависимости от конкретного лазера, от получаемых характеристик – длины волны и пр. Азот, гелий, водород или ксенон необходимы для повышения КПД лазера.
Инверсия населенностей возбуждённых молекул углекислого газа достигается с помощью газового разряда следующей последовательностью. Сначала возбуждаются колебания молекул азота, затем, при столкновении возбуждённых молекул азота с молекулами CO2 часть их колебательной энергии передаётся молекулам CO2. Молекулы азота остаются в более низком возбужденном состоянии. Их переход в основное состояние происходит при столкновении с холодными атомами гелия, который охлаждается при столкновении о стенки газоразрядной трубки. Атомы гелия должны охлаждаться для поддержания способности газовой смеси производить инверсию населенности в молекулах углекислого газа. В свою очередь молекулы углекислого газа, переходя из возбужденного состояния в основное, отдают квант электромагнитного излучения (фотон).
Зеркала резонатора углекислотного лазера обычно имеют серебряное или золотое (для мощных лазеров) напыление, а линзы и окна изготавливают из монокристаллов германия или селенида цинка – материалов, хорошо прозрачных для инфракрасного излучения в рабочем диапазоне длин волн.
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Углекислотный_лазер
Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com