Углекислотный лазер (CO₂ лазер) — один из первых видов газовых лазеров (изобретен в 1964 году^[1]). Самые мощные лазеры с непрерывным излучением на начало 21 века. Их КПД может достигать 20%. Используются для гравировки резины и пластика, резки стекла и металлов, сварки металлов, в том числе с очень высокой теплопроводностью, таких как алюминий и латунь.

Углекислотные лазеры излучают в инфракрасном диапазоне, с длиной волны около 9.4-10.6 мкм.

Устройство лазера

Активной средой углекислотных лазеров является газообразная смесь CO₂, N₂, He. Иногда также добавляется H₂ или Xe. Точное соотношение зависит от реализации, но CO₂ и N₂ типично составляют 5-20%. Инверсия населённостей достигается с помощью газового разряда, причем сначала возбуждается вибрация в молекулах азота, затем путем столкновений часть энергии передается молекулам CO₂. Дальнейшее охлаждение газа в активной среде производится гелием, а трубка, в которой заключена активная среда, охлаждается газом или водой (в мощных лазерах).

Так как CO₂ лазеры генерируют ИК-излучение, для них используются специальные материалы. Зеркала используют серебряное покрытие, а линзы и окна делают из германия или селенида цинка. Для мощных лазеров предпочтительны позолоченные зеркала и селенид цинка для прозрачных элементов. Иногда используют дорогие алмазные окна и линзы. Первые CO2 лазеры могли использовать оптику из солей (NaCl, KCl).

Примечания