Лазеры на диоксиде углерода или азоте

В настоящее время используют преимущественно лазеры на диоксиде углерода или азоте. Лазеры на диоксиде углерода, работающие в непрерывном режиме, обладают значительной мощностью, высоким КПД (10...30 %) и генерируют инфракрасное излучение с длиной волны 10,6 мкм, хорошо поглощаемое неметаллами. Выходная энергия лазеров на азоте, работающих в импульсном режиме, составляет 5-10^3 Дж, а частота повторения импульсов — 50... 100 Гц, Эти лазеры имеют длину волны излучения 0,34 мкм и используются для обработки металлических пленок в режиме испарения.

Высокие мощности излучения газовых лазеров можно получить лишь при значительной длине их активного элемента, так как концентрация активных частиц в газовой среде на несколько порядков ниже, чем в активной среде твердотельных лазеров.

Активный элемент излучателя газовых лазеров (рис. 3.4, а) представляет собой стеклянную или кварцевую трубку 1, через которую прокачивается активная среда (газовая смесь), или запаянную трубку, заполненную газовой смесью, с металлическими электродами 3 и 4. Для работы в непрерывном режиме лазера на диоксиде углерода, имеющего активный элемент с продольной медленной прокачкой активной среды, необходим постоянный проток диоксида углерода, что обусловлено его диссоциацией на кислород и монооксид углерода. При этом требуется большой расход газовой смеси и громоздкое вакуумное оборудование. Поэтому наиболее удобны отпаянные активные элементы (рис. 3.4, б), долговечность которых исчисляется несколькими тысячами часов. Лазеры с такими активными элементами используют для подгонки резисторов, а также резки и скрайбирования (несквозной резки).

На рис. 3.4, в показан активный элемент излучателя газового лазера с генератором 8 восстановления активной среды. Адсорбция стенками газоразрядной трубки кислорода, образующегося в результате диссоциации диоксида углерода, и окисление металлических электродов изменяют мощность и стабильность излучения. Периодическое включение генератора 8 восстанавливает равновесие химических процессов и увеличивает срок службы излучателя до 1500...2000 ч.

Зеркала газовых лазеров могут располагаться внутри или вне активного элемента. При внутреннем расположении зеркала находятся в откачиваемом объеме и их юстировку выполняют через вакуумные вводы. Расположение зеркал вне активного элемента упрощает конструкцию лазера, так как не требуются вакуумные вводы юстировочного устройства.