CO2 laser
Koldioxidlaser , koldioxidlaser (CO 2 -laser ) är en av de första typerna av gaslasrar (uppfanns 1964 [1] ). I början av 2000-talet är den en av de mest kraftfulla lasrarna med kontinuerlig emission upp till 80 kW i kontinuerligt läge och upp till hundratals MW i pulsat läge med Q-switching [2] . Den har en verkningsgrad på upp till 15-20 % [2] . Koldioxidlasrar avger i det infraröda området , med en våglängd på 9,4 till 10,6 mikron .
Koldioxidlasern används för att gravera gummi och plast , skära organiskt glas och metaller och svetsa metaller, inklusive metaller med mycket hög värmeledningsförmåga som aluminium och mässing .
Laserenhet
Det aktiva mediet för koldioxidlasrar är en gasformig blandning av CO 2 , kväve (N 2 ), helium (He). Ibland tillsätts även väte (H2 ) eller xenon (Xe) till blandningen. Föroreningar är nödvändiga för att minska antändningspotentialen hos gasen i lasern, vilket ger den sk. Penning-effekt [3] . Förhållandet mellan gaskoncentrationer i blandningen beror på dess specifika tillämpning, men koncentrationerna av CO 2 och N 2 i blandningen är vanligtvis 5–20 %.
Populationsinversionen av exciterade CO 2 -molekyler uppnås med hjälp av en gasurladdning , och först exciteras vibrationer av kvävemolekyler, sedan, när exciterade kvävemolekyler kolliderar med CO 2 -molekyler, överförs en del av deras vibrationsenergi till CO 2 -molekyler . En ytterligare minskning av gasinversionen i det aktiva mediet produceras av helium, och väggarna i röret i vilket det aktiva mediet är inneslutet tvångskyls av gas eller vatten (i högeffektlasrar).
Eftersom dessa lasrar genererar infraröd strålning, används speciella material för att tillverka deras optiska element. Fabry-Perot resonatorspeglar är vanligtvis silverpläterade , och linser och fönster är gjorda av germanium eller zinkselenid enkristaller , material som är väl genomskinliga för infraröd strålning i det operativa våglängdsområdet. I högeffektlasrar är det att föredra att använda guldpläterade speglar och zinkselenid för transparenta optiska element. Ibland används mycket dyra diamantfönster och linser. Tidiga CO 2 -lasrar använde linser och fönster gjorda av enkristaller av alkalimetallklorider ( NaCl , KCl ), som också är mycket transparenta för infraröd strålning.
Applikation
En av de viktigaste tillämpningarna för koldioxidlasern är inom militär teknik och dess användning i laseravståndsmätare . Den mycket långa våglängden i det avlägsna infraröda spektrumet tillåter inte att det detekteras av konventionella laserstrålningssensorer som inte har ett kylsystem och de nödvändiga känsliga elementen. I det avlägsna infraröda området är effekten av dimma och rök på laserstrålen mindre [4] .
Anteckningar
- ↑ Patel, CKNContinuous-Wave Laser Action on Vibrational-Rotational Transitions of CO 2 (engelska) // Physical Review : journal. - 1964. - Vol. 136 , nr. 5A . - P.A1187-A1193 . - doi : 10.1103/PhysRev.136.A1187 . - .
- ↑ 1 2 Kneubühl M. Sigrist: Laser. 7. Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0145-6 , S. 229 ff.
- ↑ Penning effekt - Encyclopedia of Physics
- ↑ R. C. Harney. CO2-lasrar för militära tillämpningar . - 1989-01-01. - T. 1042 . - S. 42-54 . - doi : 10.1117/12.951261 .
 Ordböcker och uppslagsverk |
|---|