CO2 (углекислотный) лазер - это тип газового лазера, который использует углекислый газ в качестве активной среды для генерации лазерного излучения на длине волны около 10 микрон (инфракрасный диапазон). Принцип работы CO2 лазера можно объяснить следующим образом:
1. Активная среда: Основным компонентом CO2 лазера является активная среда - смесь углекислого газа (CO2), азота (N2) и гелия (He). Уровни энергии этих молекул обладают определенными свойствами, позволяющими создавать лазерное излучение.
2. Накачка: Процесс начинается с накачки активной среды. Внешним источником энергии (например, высокочастотным электрическим разрядом) подводится энергия к газовой смеси. При этом электроны в молекулах газа получают энергию и переходят на более высокие энергетические уровни.
3. Излучение и стимулированное излучение: Когда электроны в активной среде возвращаются на более низкие энергетические уровни, они излучают фотоны. Этот процесс называется спонтанным излучением. Также, эти фотоны могут столкнуться с другими возбужденными электронами, вызывая стимулированное излучение, при котором фотоны сходные с исходными по частоте, фазе и направлению движения создаются в процессе волной.
4. Усиление излучения: С помощью зеркал, расположенных по бокам активной среды, лазерное излучение проходит через множественные отражения вдоль активной среды. В процессе этого усиливается, так как каждый проход через активную среду стимулирует дополнительное излучение фотонов, что приводит к увеличению интенсивности излучения.
5. Выход излучения: Одно из зеркал частично пропускает излучение, образуя выходное окно, через которое выходит лазерное излучение. Это может быть выходной пучок, который используется для различных приложений, таких как резка, гравировка, сверление, маркировка и другие.
CO2 лазеры широко используются в различных отраслях благодаря своей способности создавать мощное и стабильное инфракрасное лазерное излучение.