Composition
Un laser CO2 est un type de laser à gaz. Dans cet appareil, l'électricité circule dans un tube rempli de gaz, produisant de la lumière. Les extrémités du tube sont des miroirs; dont l'un est entièrement réfléchissant et l'autre qui laisse passer un peu de lumière. Le mélange gazeux est généralement composé de dioxyde de carbone, d'azote, d'hydrogène et d'hélium. La lumière produite par les lasers CO2 est invisible, tombant dans la gamme infrarouge lointain du spectre lumineux.
Production du faisceau laser
Lorsqu'elles sont stimulées par un courant électrique, les molécules d'azote dans le mélange gazeux deviennent excitées, ce qui signifie qu'elles gagnent de l'énergie. L'azote est utilisé car il peut maintenir cet état excité pendant de longues périodes sans décharger l'énergie sous forme de photons ou de lumière. Les vibrations à haute énergie de l'azote excitent à leur tour les molécules de dioxyde de carbone. À ce stade, le laser atteint un état appelé inversion de population, le point auquel un système a plus de particules excitées que non excitées. Pour que le laser produise un faisceau lumineux, les atomes d'azote doivent perdre leur état excité en libérant de l'énergie sous forme de photons. Cela se produit lorsque les atomes d'azote excités entrent en contact avec les atomes d'hélium très froids, ce qui provoque la libération de lumière par l'azote.
Décharge de lumière laser
La lumière produite est très puissante par rapport à la lumière normale car le tube de gaz est entouré de miroirs, qui réfléchissent la majeure partie de la lumière traversant le tube. Cette réflexion de la lumière fait augmenter l'intensité des ondes lumineuses produites par l'azote. La lumière augmente au fur et à mesure qu'elle se déplace dans le tube, ne sortant qu'après être devenue suffisamment brillante pour traverser le miroir partiellement réfléchissant.
Puissance du faisceau et longueur d'onde
La lumière d'un laser CO2 est suffisamment puissante pour couper de nombreux matériaux, y compris le tissu, le bois et le papier; les lasers CO2 les plus puissants sont utilisés pour l'usinage de l'acier et d'autres métaux. Bien que les lasers CO2 les plus puissants dépassent 1 000 W, ceux utilisés pour l'usinage se situent généralement entre 25 et 100 W; en comparaison, les pointeurs laser font quelques millièmes de watt. Parce qu'il est dans l'infrarouge, il a une très longue longueur d'onde, environ 10,6 micromètres; elle est beaucoup plus longue que la lumière visible, qui se situe entre environ 450 et 700 nanomètres. Comme les lasers continus disparaissent, le type CO2 est le plus puissant en production.