Газовые лазеры

Активная среда CО2-лазера – смесь углекислого газа CO2, гелия He и азота N2. Возбуждение смеси выполняется разными видами электрического разряда в газах. Длина волны излучения CО2-лазера - 10 мкм.

Газовый лазер представляет собой стеклянную трубку, заполненную газовой смесью низкого давления.

Перед началом работы производится поджиг — молекулы газа ионизуются высоковольтным импульсом.

Ионы переводит в возбужденное состояние постоянный электрический ток. Трубка помещена между двумя зеркалами — полностью отражающим и полупрозрачным, через которое выводится лазерное излучение. Первый газовый лазер на смеси гелия и неона построил в конце 1960 года американский физик А. Джаван.

Из-за наименьшей расходимости луча CО2-лазеры являются самыми универсальными, так как позволяют располагать источник излучения вдали от зоны обработки без снижения качества лазерного луча. Особенно это влияет при обработке неровных материалов. Эти лазеры используются в основном для резки и гравировки.

CО2-лазеры пригодны как для резки металлов, так и неметаллов, почти любых. Не рекомендуется использовать лазерную резку только для ряда материалов со сложной структурой - ДСП, бакелитовые фанеры, граниты. Однако для резки металлов нужен достаточно большой уровень мощности (от 500 Вт), а для резки цветных металлов - 1000 и более Ватт.

В настоящее время самыми компактными и эффективными являются так называемые щелевые (slab) CО2-лазеры с накачкой высокочастотным разрядом. Такие лазеры, в отличие от других углекислотных лазеров, обеспечивают суперимпульсный режим излучения. Это значит, что световой поток не непрерывен, а состоит из импульсов с частотой 10-20 кГц, так что при средней мощности, например, 500 Вт мощность в импульсе составляет 1000-1500 Вт. При резке металлов это очень важно, так как уменьшается ширина реза, улучшается качество и снижается порог начала резки.

Импульсные лазеры режут с высоким качеством не только сталь и титан, но и алюминиевые сплавы. Возможна резка и сплавов на медной основе, но здесь эффективность очень сильно зависит от химического состава.