Budowa falowodowych laserów CO2

Nazwa laser pochodzi od angielskich słów: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation co oznacza wzmacnianie światła przez wymuszoną emisję promieniowania. Inaczej mówiąc jest to urządzenie wzmacniające lub generujące spójne promieniowanie elektromagnetyczne (fotony) w zakresie widmowym między daleką podczerwienią a nadfioletem.

Zasada działania lasera jest oparta na wymuszonej emisji promieniowania elektromagnetycznego zachodzącej w układach atomów, jonów lub cząsteczek doprowadzonych przez tzw. pompowanie (wzbudzanie) do stanu inwersji obsadzeń odpowiednich poziomów energetycznych. Rozróżnia się lasery, w których ośrodkiem czynnym jest ciało stałe, gazowe, ciecz, półprzewodnik. Najpopularniejszym z gazowych laserów molekularnych jest laser CO2, głównie ze względu na wysoką sprawność, co oznacza możliwość konstrukcji laserów dużej mocy o zastosowaniach technologicznych i militarnych. Lasery CO2 cechują się:

• specyficzną sygnaturą,
  
• możliwością poszerzania i przesuwania pasma spektralnego emitowanego przez laser,
  
• koincydencją z pasmami absorpcyjnymi ciężkich molekuł,

Stosowane na szeroką skalę są w:

• spekroskopii,
  
• pompowaniu optycznym laserów dalekiej podczerwieni FIR,
  
• stabilizacji częstotliwości promieniowania wyjściowego,
  
• budowie wzorca częstotliwości optycznej w zakresie średniej podczerwieni,
  
• technice medycznej, zamiast skalpela,
  
• przemyśle, np. do spawania stali,
  

Na rysunku 1 przedstawiono uproszczony diagram poziomów energetycznych CO2, ważnych dla akcji laserowej. Pominięto istotny dla sprawności lasera CO2 udział molekuły N2 wspomagającej pompowanie górnego poziomu laserowego. Warto w tym miejscu zauważyć że nie istnieje „czysty” laser CO2: około 30% CO2 na skutek pobudzania natychmiast dysocjuje na CO i O2, przy czym czad (CO) bierze udział w pompowaniu górnego poziomu laserowego na równi z N2, do mieszanki zwykle dodawany jest również ksenon.



dalsza część referatu w załączniku.