لیزر گاز کربنیک یا لیزر گازی CO2 یکی از اولین لیزر هاست که در سال 1964 ساخته شد و همچنان یکی از مفید ترین و پرکابرد ترین انواع لیزر است. لیزر های گاز کربنیک از جمله لیزر های موجی پر قدرت هستند که امروز در دسترس مصرف کنندگان قرار دارند. بازده این لیزر ها بسیار بالا بوده و نسبت توان خروجی به توان پمپ در آن ها می تواند تا 20% نیز برسد.
لیزر گازی CO2 پرتویی از نور فروسرخ ایجاد می کند که طول موج آن بین 9.4 تا 10.6 میکرومتر است. گاز پرکننده لیزر در لوله تخلیه حاوی 10 تا 20% گاز کربنیک، حدود 10 تا 20% نیتروژن، دررصد کمی هیدروژن و زنون و نیز هلیوم است. البته این نسبت ها با توجه به هر لیزر متفاوت خواهد بود.
ساخت لیزر گاز کربنیک
از آنجا که لیزر های گاز کربنیک در طول موج فرو سرخ کار می کنند، نیازمند مواد مخصوصی هستند. به طور معمول، از آینه های نقره پوش شده و دریچه ها و لنز هایی از جنس ژرمانیوم یا سلنید روی در ساخت آنها استفاده می وشد. برای کاربرد هایی که نیازمند توان بالا هستند، ترجیحاً از آینه های طلا پوش و سلنید روی استفاده می شود.
اجزاء نوری لیزر گاز کربنیک
گاهی دریچه ها و لنز هایی از جنس الماس نیز در این نوع لیزر ها به کار می رود. البته استفاده از الماس در ساخت لیزر بسیار گران و تنها به دلیل سختی و هدایت حرارتی بالا در لیزر هایی برای کاربرد خاص و یا برای استفاده در محیط های آلوده استفاده می شود.
اجزاء نوری ساخته شده از الماس به راحتی می تواند سندبلاست شود بدون اینکه خاصیت نوری خود را از دست بدهد. در گذشته لنز ها از نمک سدیم یا پتاسیم نیز ساخته می شدند و گرچه مواد بسیار ارزان قیمتی به شمار می رفت، به مرور زمان در معرض رطوبت جو دچار تخریب می شد.
توان لیزر co2
این لیزر می تواند به گونه ای طراحی شود که طول موج پیوسته ای بین میلی وات تا هزاران کیلو وات ایجاد کند.
همانطور که گفته شد مخلوطی از گاز های هلیوم، نیتروژن، کربن دی اکسید و … در گاز لیزر وجود دارد. انتقال انرژی متقابل بین مولکول های نیتروژن و کربن دی اکسید سبب برانگیختگی ارتعاشی کربن دی اکسید و در نتیجه آزاد سازی پرتو نور لیزر می شود. سپس اتم های نیتروژن که انرژی خود را از دست داده اند با برخورد با اتمهای هلیوم سرد به حالت اول باز می گردند.
کاربرد های لیزر گاز کربنیک
به دلیل سطح انرژی بالا، از لیزر های گاز کربنیک معمولاً در فرآورش به ویژه برشت فلزات، پلاستیک و غیره، جوشکاری فلزاتی مثل مس، آومینیوم و فولاد و نشانه گذاری با لیزر روی مواد مختلف استفاده می شود. از این نوع لیزر در پزشکی و درمان نیز استفاده می شود زیرا ظول موج گاز کربنیک می تواند توسط آب جذب شود و امکان اعمال جراحی با این لیزر وجود دارد.
ردیابی نظامی با استفاده از تکنیک LIDAR و تولید دستگاه های میکروفلوئیدیک نیز از دیگر کاربرد های لیزر گاز کربنیک هستند.
