Interested Article - Углекислотный лазер
- 2020-08-29
- 1
Углекислотный ла́зер , лазер на углекислом газе (CO 2 -лазер) — один из первых типов газовых лазеров (изобретён в 1964 году ). На начало XXI века — один из самых мощных лазеров с непрерывным излучением до 80 кВт в непрерывном режиме и до сотен МВт в импульсном режиме с модуляцией добротности . Имеет КПД, достигающим 15—20 % . Углекислотные лазеры излучают в инфракрасном диапазоне , с длиной волны от 9,4 до 10,6 мкм .
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 .
Устройство лазера
Активной средой углекислотных лазеров является газообразная смесь CO 2 , азота (N 2 ), гелия (He). Иногда в смесь также добавляется водород (H 2 ) или ксенон (Xe). Примеси необходимы для снижения потенциала зажигания газа в лазере, обеспечения т. н. эффекта Пеннинга . Соотношение концентраций газов в смеси зависит от его конкретной реализации, но концентрации CO 2 и N 2 в смеси обычно составляют 5—20 %.
Инверсия населённостей возбуждённых молекул CO 2 достигается с помощью газового разряда , причём сначала возбуждаются колебания молекул азота, затем при столкновении возбуждённых молекул азота с молекулами CO 2 часть их колебательной энергии передаётся молекулам CO 2 . Дальнейшее понижение инверсии газа в активной среде производится гелием, а стенки трубки, в которую заключена активная среда, принудительно охлаждается газом или водой (в мощных лазерах).
Так как эти лазеры генерируют ИК-излучение, для изготовления их оптических элементов используются специальные материалы. Зеркала резонатора Фабри-Перо обычно имеют серебряное напыление, а линзы и окна изготавливают из монокристаллов германия или селенида цинка — материалов, хорошо прозрачных для инфракрасного излучения в рабочем диапазоне длин волн. В мощных лазерах предпочтительнее использование позолоченных зеркал и селенида цинка для прозрачных оптических элементов. Иногда применяют весьма дорогие алмазные окна и линзы. В ранних CO 2 -лазерах использовались линзы и окна, изготовленные из монокристаллов хлоридов щелочных металлов ( NaCl , KCl ), также хорошо прозрачных для инфракрасного излучения.
Применение
Одно из основных применений углекислотного лазера связано с военными технологиями и использованием его в лазерных дальномерах прицелов. Очень большая длина волны в дальнем инфракрасном спектре не позволяет его обнаружить обычными датчиками лазерного облучения, не имеющими системы охлаждения и необходимых чувствительных элементов. Также в дальнем инфракрасном диапазоне на луч лазера меньше влияние тумана и дыма .
Примечания
- Physical Review : journal. — 1964. — Vol. 136 , no. 5A . — P. A1187—A1193 . — doi : . — . Continuous-Wave Laser Action on Vibrational-Rotational Transitions of CO 2 (англ.) //
- ↑ Kneubühl M. Sigrist: Laser. 7. Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0145-6 , S. 229 ff.
- . Дата обращения: 15 июня 2016. 16 апреля 2016 года.
- R. C. Harney. . — 1989-01-01. — Т. 1042 . — С. 42—54 . — doi : .
- 2020-08-29
- 1