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構成
CO2レーザーは、ガスレーザーの一種です。このデバイスでは、ガスが入ったチューブに電気を通し、光を生成します。チューブの端は鏡です。 1つは完全に反射し、もう1つは光を透過します。混合ガスは一般に、二酸化炭素、窒素、水素、ヘリウムで構成されています。 CO2レーザーによって生成される光は目に見えず、光スペクトルの遠赤外線領域に含まれます。
レーザービームの生成
電流に刺激されると、混合ガス中の窒素分子が励起され、エネルギーを獲得します。窒素が使用されるのは、光子または光の形でエネルギーを放出することなく、この励起状態を長期間保持できるからです。窒素の高エネルギー振動は、二酸化炭素分子を励起します。この時点で、レーザーは反転分布と呼ばれる状態を達成します。この状態では、システムは非励起粒子よりも多くの励起粒子を持ちます。レーザーが光線を生成するためには、窒素原子は光子の形でエネルギーを放出することにより励起状態を失わなければなりません。これは、励起された窒素原子が非常に冷たいヘリウム原子と接触し、窒素が光を放出するときに起こります。
レーザー光の放出
生成された光は、通常の光と比較して非常に強力です。なぜなら、ガスのチューブはミラーに囲まれており、チューブを通過する光の大部分を反射するからです。この光の反射により、窒素によって生成される光波の強度が高まります。光は、チューブを前後に進むにつれて増加し、部分反射ミラーを通過するのに十分明るくなった後にのみ出てきます。
ビームパワーと波長
CO2レーザーからの光は、布、木材、紙などの多くの材料を切断するのに十分強力です。最も強力なCO2レーザーは、鋼やその他の金属の加工に使用されます。最高出力のCO2レーザーは1,000 W以上で動作しますが、機械加工に使用されるレーザーは一般に25〜100 Wです。比較すると、レーザーポインターは数千ワットです。赤外線であるため、約10.6マイクロメートルの非常に長い波長を持ちます。約450〜700ナノメートルの可視光よりもはるかに長いです。連続レーザーが進むにつれて、CO2タイプは生産において最も強力です。