CO2 लेजर कैसे काम करते हैं?

CO2 लेजर एक प्रकार का गैस लेजर है। इस उपकरण में बिजली को गैस से भरी ट्यूब के माध्यम से चलाया जाता है, जिससे प्रकाश उत्पन्न होता है। ट्यूब के सिरे दर्पण हैं; जिनमें से एक पूरी तरह से परावर्तक है और दूसरा जो कुछ प्रकाश देता है। गैस मिश्रण में आम तौर पर कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और हीलियम शामिल होते हैं। CO2 लेज़रों द्वारा उत्पादित प्रकाश अदृश्य है, प्रकाश स्पेक्ट्रम की दूर अवरक्त रेंज में गिरता है।

विद्युत प्रवाह द्वारा उत्तेजित होने पर, गैस मिश्रण में नाइट्रोजन के अणु उत्तेजित हो जाते हैं, जिसका अर्थ है कि वे ऊर्जा प्राप्त करते हैं। नाइट्रोजन का उपयोग किया जाता है क्योंकि यह इस उत्तेजित अवस्था को लंबे समय तक बिना फोटॉन, या प्रकाश के रूप में ऊर्जा का निर्वहन किए बिना धारण कर सकता है। बदले में नाइट्रोजन के उच्च-ऊर्जा कंपन कार्बन डाइऑक्साइड अणुओं को उत्तेजित करते हैं। इस बिंदु पर, लेजर जनसंख्या उलटा नामक एक राज्य को प्राप्त करता है, जिस बिंदु पर एक प्रणाली में गैर-उत्तेजित कणों की तुलना में अधिक उत्तेजित कण होते हैं। प्रकाश की किरण उत्पन्न करने के लिए लेजर के लिए, नाइट्रोजन परमाणुओं को फोटॉन के रूप में ऊर्जा जारी करके अपनी उत्तेजित अवस्था को खो देना चाहिए। यह तब होता है जब उत्तेजित नाइट्रोजन परमाणु बहुत ठंडे हीलियम परमाणुओं से संपर्क करते हैं, जिससे नाइट्रोजन प्रकाश छोड़ती है।

उत्पादित प्रकाश सामान्य प्रकाश की तुलना में बहुत शक्तिशाली होता है क्योंकि गैसों की नली दर्पणों से घिरी होती है, जो ट्यूब के माध्यम से यात्रा करने वाले प्रकाश के अधिकांश भाग को प्रतिबिंबित करती है। प्रकाश का यह परावर्तन नाइट्रोजन द्वारा उत्पन्न होने वाली प्रकाश तरंगों को तीव्रता में निर्मित करने का कारण बनता है। प्रकाश बढ़ता है क्योंकि यह ट्यूब के माध्यम से आगे और आगे की यात्रा करता है, केवल आंशिक रूप से प्रतिबिंबित दर्पण से गुजरने के लिए पर्याप्त उज्ज्वल होने के बाद ही बाहर आ रहा है।

CO2 लेज़र से निकलने वाला प्रकाश कपड़ा, लकड़ी और कागज सहित कई सामग्रियों को काटने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली होता है; सबसे शक्तिशाली CO2 लेज़रों का उपयोग मशीनिंग स्टील और अन्य धातुओं के लिए किया जाता है। यद्यपि उच्चतम-शक्ति वाले CO2 लेज़र 1,000 W से अधिक चलते हैं, मशीनिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले आमतौर पर 25 और 100 W के बीच होते हैं; तुलनात्मक रूप से, लेज़र पॉइंटर्स एक वाट के कुछ हज़ारवें हिस्से के बराबर होते हैं। क्योंकि यह इन्फ्रारेड में है, इसकी एक बहुत लंबी तरंग दैर्ध्य है, लगभग 10.6 माइक्रोमीटर; यह दृश्य प्रकाश से काफी लंबा है, जो लगभग 450 और 700 नैनोमीटर के बीच चलता है। जैसे-जैसे निरंतर लेज़र चलते हैं, CO2 प्रकार उत्पादन में सबसे शक्तिशाली होता है।