¡Comprender los láseres de CO2!

¿Alguna vez se ha preguntado cómo los láseres revolucionaron todo, desde la cirugía hasta el corte de metal? Este artículo se adentra en el fascinante mundo de los láseres de CO2, explicando sus principios y estructura. Al leer, descubrirá cómo funcionan estas poderosas herramientas. ¡Prepárate para explorar las maravillas de la tecnología láser de CO2!

Dispositivos láser

Hay muchos tipos de láseres. A continuación, vamos a clasificar e introducir en función del material de trabajo láser, el método de excitación, y el modo de operación.

(1) por material de trabajo

— láseres sólidos (cristal y vidrio);

Láseres de Gas −, divididos a su vez en láseres de Gas atómicos, láseres de Gas de iones, láseres de Gas molecular y láseres de Gas cuasi-molecular;

Láseres líquidos, cuyos materiales de trabajo incluyen principalmente dos tipos: soluciones de tintes fluorescentes orgánicos y soluciones de compuestos inorgánicos que contienen iones de metales de tierras raras;

— láseres semiconductores;

Láser de electrones libres.

(2) por método de excitación

Láseres ópticamente bombeados;

— láseres excitados eléctricamente;

■ láseres químicos;

④ Nuclear pumped láseres.

(3) por modo de operación

— láseres continuos;

■ láseres de un solo pulso;

■ láser de impulsos repetitivos;

Láseres modulados;

Láseres ⑤ mode-bloqueado;

- láseres monomodo y estables en frecuencia;

Láseres ajustables.

El principio de los láseres de CO2

 · Estructura básica de un láser CO2

Figura 1: estructura básica de un láser de CO2

Tubo láser

Esta es la parte más crítica del láser. Por lo general se compone de tres partes (como se muestra en la figura 1): el espacio de descarga (tubo de descarga), la camisa de refrigeración de agua (tubo), y el depósito de gas.

② resonador óptico

El resonóptico se compone de un espejo de reflexión total y un espejo de reflexión parcial, que constituye una parte crucial del láser de CO2.

Fuente de alimentación y bomba

 ·  Principio básico de funcionamiento del láser CO2

Como se muestra en la figura 2, el diagrama ilustra los niveles de energía molecular responsables de la generación láser en un láser de CO2.

El proceso de excitación del láser de CO2, como se puede observar en la figura 2, involucra principalmente tres gases: CO2, nitrógeno y helio. El CO2 es el gas que produce La radiación láser, mientras que el nitrógeno y el helio sirven como gases auxiliares.

El helio sirve para dos propósitos: acelera el proceso de relajación térmica del nivel 010, que ayuda en la extracción de los niveles 100 y 020 y facilita la transferencia de calor efectiva.

La introducción de nitrógeno facilita principalmente la transferencia de energía en el láser de CO2, contribuyendo significativamente a la acumulación de partículas en los niveles superiores de energía del láser de CO2 y la salida de láseres de alta potencia y alta eficiencia.

La bomba emplea una excitación continua de corriente continua. Su principio de potencia DC implica transformar el voltade ca conectado usando un transformador, y luego rectificar y filtrar el alto voltapara aplicarlo al tubo láser.

Figura 2: diagrama de transición del nivel de energía del láser Molecular CO2

El láser de CO2 es un láser de alta eficiencia que minimiel daño al medio de trabajo. Emite un láser invisible con una longitud de onda de 10,6 μm, por lo que es un láser ideal.

El principio básico de funcionamiento del láser de CO2 es similar a otros láseres moleculares, siendo el proceso de emisión estimulada bastante complejo.

La molécula tiene tres movimientos diferentes: el movimiento de los electrones dentro de la molécula, que determina el estado de energía electrónica de la molécula; Las vibraciones de los átomos dentro de la molécula, es decir, los átomos oscilando periódicamente alrededor de sus posiciones de equilibrio, determinando el estado de energía vibracional de la molécula; Y la rotación de la molécula, es decir, la rotación continua de la molécula en el espacio como un todo, determinando el estado de energía rotacional de la molécula.

Los movimientos moleculares son extremadamente complejos, de ahí la complejidad de los niveles de energía.

Generación láser en láser de CO2: en el tubo de descarga, una corriente continua de varias decenas a cientos de miliamperes es típicamente entrada.

Durante la descarga, las moléculas de nitrógeno en el gas mezclado dentro del tubo de descarga se excidebido a la colide electrones. Las moléculas de nitrógeno excientonces chocan con moléculas de CO2.

La molécula N2 transfisu energía a la molécula de CO2, haciendo que la molécula de CO2 pase de un nivel de energía más bajo a uno más alto, lo que resulta en una inversión de la población y, en consecuencia, la generación láser.

Enlaces de productos relacionados

Máquina de corte por láser de CO2