Sisältö
Sävellys
CO2-laser on eräänlainen kaasulaseri. Tässä laitteessa sähköä johdetaan kaasulla täytetyn putken läpi tuottaen valoa. Putken päät ovat peilit; joista toinen on täysin heijastava ja toinen antaa jonkin verran valoa. Kaasuseos koostuu yleensä hiilidioksidista, typestä, vedystä ja heliumista. CO2-laserien tuottama valo on näkymätöntä, kuuluvan valonspektrin kauko-infrapuna-alueelle.
Lasersäteen tuotanto
Sähkövirran stimuloimana kaasuseoksen typpimolekyylit kiihtyvät, mikä tarkoittaa, että ne saavat energiaa.Typpeä käytetään, koska se voi pitää tämän viritetyn tilan pitkiä aikoja tyhjentämättä energiaa fotonien tai valon muodossa. Typen korkean energian värähtely kiihdyttää puolestaan hiilidioksidimolekyylejä. Tässä vaiheessa laser saavuttaa tilan, jota kutsutaan populaation inversioksi, pisteessä, jossa järjestelmässä on enemmän viritettyjä hiukkasia kuin ei-kiihtyneitä. Jotta laser tuottaa valonsäteen, typpiatomien on menettävä viritystilasa vapauttamalla energiaa fotonien muodossa. Tämä tapahtuu, kun viritetyt typpiatomit ovat kosketuksissa hyvin kylmiin heliumiatomeihin, mikä saa typen vapauttamaan valoa.
Laservalon purkautuminen
Tuotettu valo on erittäin voimakasta verrattuna normaaliin valoon, koska kaasuputkea ympäröivät peilit, jotka heijastavat suurimman osan putken läpi kulkevasta valosta. Tämä valon heijastus saa typen tuottamat valon aallot lisääntymään voimakkuuteen. Valo kasvaa, kun se kulkee edestakaisin putken läpi ja tulee ulos vasta sen jälkeen kun se on tullut riittävän kirkkaaksi kulkemaan osittain heijastavan peilin läpi.
Säteen teho ja aallonpituus
CO2-laserin valo on riittävän tehokasta leikkaamaan monia materiaaleja, kuten kangasta, puuta ja paperia; teräksen ja muiden metallien työstöön käytetään tehokkaimpia CO2-lasereita. Vaikka suuritehoiset CO2-laserit käyttävät yli 1 000 W, työstöön käytettävät laserit ovat yleensä välillä 25 - 100 W; vertailun vuoksi laserosoittimet ovat muutama tuhannesosa wattia. Koska infrapunassa, sen aallonpituus on erittäin pitkä, noin 10,6 mikrometriä; se on paljon pidempi kuin näkyvä valo, joka on välillä 450-700 nanometriä. Jatkuvien laserien mennessä CO2-tyyppi on tehokkain tuotannossa.