Láser de CO2
Láser de dióxido de carbono, láser de dióxido de carbono ( láser de CO 2 ) es uno de los primeros tipos de láseres de gas (inventado en 1964 [1] ). A principios del siglo XXI, es uno de los láseres más potentes con emisión continua hasta 80 kW en modo continuo y hasta cientos de MW en modo pulsado con Q-switching [2] . Tiene una eficiencia de hasta 15-20% [2] . Los láseres de dióxido de carbono emiten en el rango infrarrojo , con una longitud de onda de 9,4 a 10,6 micrones .
El láser de dióxido de carbono se utiliza para grabar caucho y plástico , cortar vidrio y metales orgánicos y soldar metales, incluidos metales con una conductividad térmica muy alta, como el aluminio y el latón .
Dispositivo láser
El medio activo de los láseres de dióxido de carbono es una mezcla gaseosa de CO 2 , nitrógeno (N 2 ), helio (He). A veces también se añade a la mezcla hidrógeno (H 2 ) o xenón (Xe). Las impurezas son necesarias para reducir el potencial de ignición del gas en el láser, proporcionando el llamado. Efecto de encierro [3] . La proporción de concentraciones de gas en la mezcla depende de su implementación específica, pero las concentraciones de CO 2 y N 2 en la mezcla suelen ser del 5 al 20%.
La inversión de la población de moléculas de CO 2 excitadas se logra usando una descarga de gas , y primero se excitan las vibraciones de las moléculas de nitrógeno, luego, cuando las moléculas de nitrógeno excitadas chocan con las moléculas de CO 2 , parte de su energía vibratoria se transfiere a las moléculas de CO 2 . El helio produce una disminución adicional en la inversión de gas en el medio activo, y las paredes del tubo en el que está encerrado el medio activo se enfrían forzadamente por gas o agua (en láseres de alta potencia).
Dado que estos láseres generan radiación infrarroja, se utilizan materiales especiales para fabricar sus elementos ópticos. Los espejos resonadores de Fabry-Perot suelen ser plateados , y las lentes y ventanas están hechas de monocristales de germanio o seleniuro de zinc , materiales que son muy transparentes a la radiación infrarroja en el rango de longitud de onda operativo. En láseres de alta potencia es preferible utilizar espejos dorados y seleniuro de zinc para los elementos ópticos transparentes. A veces se utilizan ventanas y lentes de diamante muy caras . Los primeros láseres de CO 2 usaban lentes y ventanas hechas de monocristales de cloruros de metales alcalinos ( NaCl , KCl ), que también son muy transparentes a la radiación infrarroja.
Aplicación
Una de las principales aplicaciones del láser de dióxido de carbono es la tecnología militar y su uso en miras de telémetro láser . La longitud de onda muy larga en el espectro infrarrojo lejano no permite que sea detectado por sensores de irradiación láser convencionales que no cuentan con un sistema de enfriamiento y los elementos sensibles necesarios. Además, en el rango infrarrojo lejano, el efecto de la niebla y el humo en el rayo láser es menor [4] .
Notas
- ↑ Patel, CKNAcción láser de onda continua sobre transiciones vibratorias-rotacionales de CO 2 (inglés) // Physical Review : revista. - 1964. - Vol. 136 , núm. 5A . - P.A1187-A1193 . -doi :/ PhysRev.136.A1187 . - .
- ↑ 1 2 Kneubühl M. Sigrist: Láser. 7. Auflage. Vieweg+Teubner, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0145-6 , S. 229 ff.
- ↑ Efecto Penning - Enciclopedia de Física
- ↑ RC Harney. Láseres de CO2 para aplicaciones militares . - 1989-01-01. - T 1042 . - S. 42-54 . -doi : 10.1117/ 12.951261 .
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