Dioxid de carbon cu laser ( CO 2 cu laser) este unul dintre cele mai vechi lasere pe gaz dezvoltate de Kumar Patel în laboratoarele Bell în 1964 și are și astăzi multe aplicații.
Lasere dioxid de carbon , în mod continuu , au o mare putere și sunt ușor disponibile. De asemenea, sunt foarte eficiente; raportul dintre puterea de pompare (puterea de excitație) și puterea de ieșire ajunge la 20%.
Lasere CO 2emit în infraroșu , banda lor de lungime de undă principală centrată între 9,4 și 10,6 microni ( micrometri ).
Mediul amplificator este un gaz - răcit de un circuit de apă în cazul puterilor mari - în care se face o descărcare electrică . Gazul utilizat în tubul de refulare constă din:
Proporțiile variază în funcție de tipul exact de laser pe care doriți să îl obțineți.
Inversiunea populației în laserul este realizată în conformitate cu următoarea secvență:
Deoarece lasere CO 2emit în infraroșu, fabricarea lor necesită materiale specifice. În mod convențional, oglinzile sunt de tip multistrat pe siliciu sau altfel din molibden sau aur . Ferestrele și optica sunt fabricate din selenură de germaniu sau zinc . Pentru puteri mari, aurul este preferat pentru oglinzi și selenura de zinc pentru ferestre. Puteți găsi chiar și ferestre cu diamante și optică . Ferestrele diamantate sunt extrem de scumpe, dar conductivitatea lor termică bună, combinată cu duritatea lor, le fac valoroase pentru o putere mare sau în medii deosebit de murdare. Elementele optice din diamant pot fi chiar sablate fără a le modifica proprietățile optice. Inițial, ferestrele și optica erau fabricate din sare, clorură de sodiu (NaCl) sau clorură de potasiu (KCl). Deși aceste materiale sunt deosebit de ieftine, utilizarea lor a fost abandonată datorită sensibilității ridicate la umiditatea ambiantă.
Cel mai simplu tip de un CO 2 cu laserconstă dintr-un tub de descărcare închis cu un amestec de gaze așa cum este descris mai sus, cu o oglindă 100% pe o parte și o oglindă semitransparentă acoperită cu selenură de zinc pe partea de ieșire. Reflectivitatea oglinzii de ieșire este de ordinul a 5 până la 15%.
Lasere CO 2furnizează puteri variind de la milliwatt (mW) la câteva sute de kilowați (kW). CO 2 cu laserpoate fi de asemenea comutat cu ușurință (comutare Q ) utilizând o oglindă rotativă sau un comutator opto-electronic care dă naștere la vârfuri de putere de până la vârf de gigawatt (GW).
Deoarece tranzițiile apar efectiv pe vibrațiile moleculare și benzile de rotație ale unei molecule triatomice liniare , structura de rotație a benzilor P și R poate fi selectată utilizând un sistem de reglare în cavitatea optică . Deoarece materialele transparente în infraroșu provoacă pierderi semnificative, o rețea de difracție este aproape întotdeauna utilizată ca sistem de reglare a frecvenței . Prin rotirea acestei rețele putem izola o anumită linie spectrală de rotație de tranzițiile electronice. De asemenea, este posibil să se utilizeze un interferometru Fabry-Perot și astfel să se obțină o linie foarte fină. În practică, acest lucru înseamnă că un set continuu de linii spectroscopice separate de aproximativ 1 cm -1 (30 GHz), asociat cu substituția izotopică, poate fi utilizat într-un spațiu cuprins între 880 și 1090 cm -1 . Această capacitate a laserelor CO 2 a putea regla liniar este utilizat în principal în contextul cercetării.
Având în vedere potențialele puteri ridicate asociate cu un cost rezonabil, laserele CO 2sunt utilizate în mod obișnuit în industrie pentru tăiere și sudare și, cu mai puțină putere, pentru gravare. Se găsesc și în operație deoarece operează pe o lungime de undă foarte bine absorbită de apă, deci de țesuturile vii (chirurgie cu laser, netezire a pielii, ritidectomie - care constă în esență în arderea pielii pentru a promova formarea de colagen - și dermabraziune ). De asemenea, puteți utiliza laserul CO 2pentru a trata anumite defecte ale pielii, cum ar fi coroana perlată a glandului sau pentru îndepărtarea protuberanțelor, de exemplu.
Deoarece atmosfera Pământului este deosebit de transparent pentru infraroșii ( în special în afara liniilor de absorbție a apei), CO 2 laseresunt utilizate și în scopuri militare ( telemetrie ) folosind tehnici Lidar .