CO2-лазер
CO₂-лазер — це один із найпотужніших і найпоширеніших газових лазерів, який використовує активне середовище у вигляді газової суміші, основним компонентом якої є вуглекислий газ (CO₂).
Принцип роботи CO₂-лазера:
- Активне середовище — суміш CO₂, азоту (N₂) і гелію (He), іноді з додаванням водню або ксенону.
- Електричний розряд збуджує молекули газів.
- Молекули азоту передають енергію молекулам CO₂, які переходять у збуджений стан.
- При поверненні у основний стан молекули CO₂ випромінюють інфрачервоне світло з довжиною хвилі 10.6 мкм (іноді також 9.6 мкм).
- Світло підсилюється в резонаторі між дзеркалами, утворюючи потужний лазерний промінь.
Основні характеристики:
| Параметр | Значення |
|---|---|
| Довжина хвилі | 10.6 мкм (інфрачервоне випромінювання) |
| Потужність | Від декількох ват до десятків кіловат |
| Режим роботи | Безперервний (CW) та імпульсний |
| Ефективність | До 20–30% |
| Розмір пучка | Від кількох міліметрів |
Застосування CO₂-лазера:
- Промисловість: різання, зварювання, гравірування матеріалів (метали, пластики, тканини, дерево).
- Медицина: хірургія (лазерна абляція, коагуляція тканин).
- Військова сфера: лазерні системи дальнього виявлення, локації.
- Наукові дослідження: спектроскопія, оптичні експерименти.
Переваги CO₂-лазера:
- Дуже висока потужність і ефективність.
- Добра якість пучка для обробки матеріалів.
- Можливість роботи у різних режимах (CW, імпульсний).
- Відносно простий і надійний дизайн.
Недоліки:
- Великі габарити і вага (порівняно з волоконними лазерами).
- Потрібен складний газовий контур (регенерація, очищення газів).
- Інфрачервоне випромінювання невидиме людському оку, потребує додаткових засобів контролю безпеки.
Конструкція CO₂-лазера:
Основний елемент — газова трубка (резонатор), де проходить розряд, а також дзеркала на кінцях, що формують резонатор. Для підвищення ефективності використовуються дзеркала з високим відбиттям для 10.6 мкм.