Comprendre les Lasers CO2!

Vous êtes-vous déjà demandé comment les lasers ont révolutionné tout, de la chirurgie à la coupe du métal? Cet article plonge dans le monde fascinant des lasers CO2, en expliquant leurs principes et leur structure. En lisant, vous découvrirez comment fonctionnent ces puissants outils. Préparez-vous à explorer les merveilles de la technologie laser CO2!

Dispositifs Laser

Il existe de nombreux types de lasers. Ci-dessous, nous les catégoriserons et les présenterons en fonction du matériel de travail laser, de la méthode d’excitation et du mode de fonctionnement.

(1) par le matériel de travail

① lasers solides (cristal et verre);

② lasers à gaz, divisés en lasers à gaz atomiques, lasers à gaz ionique, lasers à gaz moléculaires et lasers à gaz quasi-moléculaires;

③ lasers liquides, dont les matériaux de travail comprennent principalement deux types: les solutions de colorant fluorescent organique et les solutions de composés inorganiques contenant des ions de métaux de terres rares;

④ lasers semi-conducteurs;

⑤ lasers à électrons libres.

(2) par méthode d’excitation

① lasers optiquement pompés;

② lasers excités électriquement;

③ lasers chimiques;

④ lasers pompés nucléaires.

(3) par mode d’opération

① lasers continus;

② lasers à impulsion unique;

③ lasers à impulsions répétitives;

④ lasers modulés;

⑤ lasers mode-verrouillés;

⑥ lasers monomode et fréquence stable;

⑦ lasers accordables.

Le principe des Lasers CO2

 · · · · · · · · · Structure de base d’un Laser CO2

Figure 1: Structure de base d’un Laser CO2

① Tube Laser

C’est la partie la plus critique du laser. Il est généralement composé de trois parties (comme le montre la Figure 1): l’espace d’évacuation (tube d’évacuation), la gaine de refroidissement de l’eau (tube) et le réservoir de gaz.

② résonateur optique

Le résonateur optique est composé d’un miroir à réflexion totale et d’un miroir à réflexion partielle, constituant une partie cruciale du laser CO2.

③ alimentation et pompe

 ·  Principe de fonctionnement de base du Laser CO2

Comme le montre la Figure 2, le diagramme illustre les niveaux d’énergie moléculaire responsables de la production de laser dans un laser CO2.

Le procédé d’excitation du laser CO2, comme on peut le voir sur la Figure 2, concerne principalement trois gaz: le CO2, l’azote et l’hélium. Le CO2 est le gaz qui produit Rayonnement laser, tandis que l’azote et l’hélium servent de gaz auxiliaires.

L’hélium a deux objectifs: il accélère le processus de relaxation thermique du niveau 010, ce qui facilite l’extraction des niveaux 100 et 020 et facilite le transfert de chaleur efficace.

L’introduction de l’azote facilite principalement le transfert d’énergie dans le laser CO2, contribuant de manière significative à l’accumulation de particules aux niveaux d’énergie supérieurs du laser CO2 et à la sortie de lasers à haute puissance et à haut rendement.

La pompe utilise une excitation continue de puissance cc. Son principe de courant continu consiste à transformer la tension ca raccordée à l’aide d’un transformateur, puis à rectifier et à filtrer la haute tension pour l’appliquer au tube laser.

Figure 2: diagramme de Transition du niveau d’énergie moléculaire du Laser CO2

Le laser CO2 est un laser à haute efficacité qui minimise les dommages au milieu de travail. Il émet un laser invisible d’une longueur d’onde de 10,6 μm, ce qui en fait un laser idéal.

Le principe de fonctionnement de base du laser CO2 est similaire à d’autres lasers moléculaires, le processus d’émission stimulée étant plutôt complexe.

La molécule a trois mouvements différents: le mouvement des électrons à l’intérieur de la molécule, qui détermine l’état énergétique électronique de la molécule; Les vibrations des atomes à l’intérieur de la molécule, c’est-à-dire les atomes oscillant périodiquement autour de leur position d’équilibre, déterminant l’état d’énergie vibratoire de la molécule; Et la rotation de la molécule, c’est-à-dire la rotation continue de la molécule dans l’espace dans son ensemble, déterminant l’état d’énergie de rotation de la molécule.

Les mouvements moléculaires sont extrêmement complexes, d’où la complexité des niveaux d’énergie.

Génération de Laser dans le Laser CO2: dans le tube de décharge, un courant continu de plusieurs dizaines à des centaines de milliampères est généralement introduit.

Pendant la décharge, les molécules d’azote dans le gaz mélangé dans le tube de décharge sont excitées en raison d’une collision électronique. Les molécules d’azote excitées entrent alors en collision avec les molécules de CO2.

La molécule N2 transfère son énergie à la molécule de CO2, ce qui fait passer la molécule de CO2 d’un niveau d’énergie inférieur à un niveau plus élevé, ce qui entraîne une inversion de population et, par conséquent, la production de laser.

Liens de produits connexes

Machine de découpe Laser CO2