Hvordan arbejder CO2-lasere?

En CO2-laser er en type gaslaser. I denne enhed drives elektricitet gennem et gasfyldt rør, der producerer lys. Enderne af røret er spejle; hvoraf den ene er fuldt reflekterende og den anden, som lader nogle lyse igennem. Gasblandingen består generelt af carbondioxid, nitrogen, hydrogen og helium. Lys produceret af CO2-lasere er usynligt og falder i det fjerntliggende infrarøde område af lysspektret.

Produktion af laserstråle

Når stimuleret af en elektrisk strøm bliver nitrogenmolekyler i gasblandingen ophidset, hvilket betyder at de får energi. Kvælstof anvendes, fordi det kan holde denne ophidsede tilstand i lange perioder uden at aflade energi i form af fotoner eller lys. Kvælstofets høje energi vibrationer spænder igen kuldioxidmolekylerne. På dette tidspunkt opnår laseren en tilstand kaldet populationsinversion, det punkt, hvor et system har mere spændte partikler end ikke-spændte. For at laseren skal producere en stråle af lys, skal nitrogenatomer miste deres ophidsede tilstand ved at frigive energi i form af fotoner. Dette sker, når de ophidsede nitrogenatomer kontakter de meget kolde heliumatomer, hvilket får kvælstof til at frigive lys.

Udladning af laserlys

Det producerede lys er meget kraftigt sammenlignet med normalt lys, fordi rør af gasser er omgivet af spejle, som afspejler størstedelen af ​​lyset, der rejser gennem røret. Denne reflektion af lys bevirker, at lysbølgerne produceres af nitrogenet for at bygge i intensitet. Lyset stiger, da det bevæger sig frem og tilbage gennem røret, kun kommer ud efter at være blevet lyst nok til at passere gennem det delvist reflekterende spejl.

Strålekraft og bølgelængde

Lys fra en CO2-laser er stærk nok til at skære mange materialer, herunder klud, træ og papir; De mest kraftfulde CO2-lasere anvendes til bearbejdning af stål og andre metaller. Selvom de højest mulige CO2-lasere løber over 1.000 W, er de, der anvendes til bearbejdning, generelt mellem 25 og 100 W; Til sammenligning er laserpegerne et par tusindedele af en watt. Fordi det er i infrarødt, har det en meget lang bølgelængde, omkring 10,6 mikrometer; det er langt længere end synligt lys, der løber mellem omkring 450 og 700 nanometer. Som kontinuerlige lasere går, er CO2-typen den mest kraftfulde i produktionen.