CO2 laser
Laser oxidu uhličitého , laser oxidu uhličitého (CO 2 laser) je jedním z prvních typů plynových laserů (vynalezen v roce 1964 [1] ). Na počátku 21. století se jedná o jeden z nejvýkonnějších laserů s kontinuální emisí do 80 kW v kontinuálním režimu a až stovky MW v pulzním režimu s Q-spínáním [2] . Má účinnost až 15-20 % [2] . Lasery na bázi oxidu uhličitého vyzařují v infračerveném rozsahu s vlnovou délkou 9,4 až 10,6 mikronů .
Laser s oxidem uhličitým se používá k gravírování pryže a plastů , řezání organického skla a kovů a svařování kovů, včetně kovů s velmi vysokou tepelnou vodivostí, jako je hliník a mosaz .
Laserové zařízení
Aktivním prostředím laserů na bázi oxidu uhličitého je plynná směs CO 2 , dusíku (N 2 ), helia (He). Někdy se do směsi přidává také vodík (H 2 ) nebo xenon (Xe). Nečistoty jsou nezbytné pro snížení potenciálu vznícení plynu v laseru, zajišťující tzv. Penningův efekt [3] . Poměr koncentrací plynu ve směsi závisí na jejím konkrétním provedení, ale koncentrace CO 2 a N 2 ve směsi jsou obvykle 5–20 %.
Populační inverze excitovaných molekul CO 2 je dosaženo pomocí plynového výboje a nejprve jsou excitovány vibrace molekul dusíku, poté, když se excitované molekuly dusíku srazí s molekulami CO 2 , je část jejich vibrační energie přenesena na molekuly CO 2 . Další snížení inverze plynu v aktivním médiu je způsobeno heliem a stěny trubice, ve které je aktivní médium uzavřeno, jsou nuceně chlazeny plynem nebo vodou (u výkonných laserů).
Protože tyto lasery generují infračervené záření, používají se k výrobě jejich optických prvků speciální materiály. Rezonanční zrcadla Fabry-Perot jsou obvykle postříbřená a čočky a okna jsou vyrobeny z monokrystalů germania nebo selenidu zinku , materiálů, které jsou dobře propustné pro infračervené záření v rozsahu provozních vlnových délek. U vysokovýkonných laserů je vhodnější použít pozlacená zrcadla a selenid zinku pro průhledné optické prvky. Někdy se používají velmi drahá diamantová okna a čočky. Dřívější CO 2 lasery používaly čočky a okénka vyrobené z monokrystalů chloridů alkalických kovů ( NaCl , KCl ), které jsou také vysoce transparentní pro infračervené záření.
Aplikace
Jednou z hlavních aplikací laseru na oxid uhličitý je vojenská technika a jeho použití v laserových dálkoměrech . Velmi dlouhá vlnová délka v dalekém infračerveném spektru neumožňuje jeho detekci běžnými senzory laserového záření, které nemají chladicí systém a potřebné citlivé prvky. Také v oblasti vzdáleného infračerveného záření je vliv mlhy a kouře na laserový paprsek menší [4] .
Poznámky
- ↑ Patel, CKNContinuous-Wave Laser Action on Vibration-Rotational Transitions of CO 2 (anglicky) // Physical Review : journal. - 1964. - Sv. 136 , č. 5A . - P.A1187-A1193 . - doi : 10.1103/PhysRev.136.A1187 . - .
- ↑ 1 2 Kneubühl M. Sigrist: Laser. 7. Aufláž. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0145-6 , S. 229 a násl.
- ↑ Penningův efekt – Encyklopedie fyziky
- ↑ R. C. Harney. CO2 lasery pro vojenské aplikace . - 1. 1. 1989. - T. 1042 . - S. 42-54 . - doi : 10.1117/12.951261 .
 Slovníky a encyklopedie |
|---|