Fogalmazás
A CO2 lézer egyfajta gázlézer. Ebben az eszközben az áramot gázzal töltött csövön keresztül vezetik, így fény keletkezik. A cső végei tükrök; az egyik teljesen visszaverő, a másik pedig átengedi a fényt. A gázelegy általában szén-dioxidból, nitrogénből, hidrogénből és héliumból áll. A CO2 lézerek által előállított fény láthatatlan, a fényspektrum távoli infravörös tartományába esik.
A lézersugár gyártása
Ha elektromos áram stimulálja őket, a gázkeverékben lévő nitrogénmolekulák izgatottakká válnak, vagyis energiát nyernek. A nitrogént azért használják, mert hosszú ideig képes megtartani ezt az izgatott állapotot anélkül, hogy az energiát fotonok vagy fény formájában leadná. A nitrogén nagy energiájú rezgései viszont gerjesztik a szén-dioxid molekulákat. Ezen a ponton a lézer eléri a populáció inverziónak nevezett állapotot, azt a pontot, amikor egy rendszerben több gerjesztett részecske van, mint nem gerjesztett részecskéknek. Ahhoz, hogy a lézer fénysugarat produkáljon, a nitrogénatomoknak el kell veszíteniük gerjesztett állapotukat azáltal, hogy energiát szabadítanak fel fotonok formájában. Ez akkor történik, amikor a gerjesztett nitrogénatomok érintkeznek a nagyon hideg hélium atomokkal, ami a nitrogén fénykibocsátását okozza.
Lézerfény kisülése
Az előállított fény nagyon erőteljes a normál fényhez képest, mert a gázcsövet tükrök veszik körül, amelyek a csövön átmenő fény nagy részét visszaverik. Ez a fényvisszaverődés a nitrogén által előállított fényhullámok intenzitásának növekedését okozza. A fény növekszik, amikor előre és hátra halad a csövön keresztül, és csak akkor jön elő, hogy elég fényessé válik ahhoz, hogy áthaladjon a részben visszaverő tükörön.
Sugárerő és hullámhossz
A CO2 lézer fénye elég erős ahhoz, hogy számos anyagot kivágjon, beleértve a ruhát, fát és papírt; a legerősebb CO2 lézereket acél és más fémek megmunkálásához használják. Bár a legnagyobb teljesítményű CO2 lézerek 1000 W fölött járnak, a megmunkálásra használtak általában 25 és 100 W között vannak; ehhez képest a lézermutatók néhány ezrelék wattot jelentenek. Mivel az infravörös tartományban van, nagyon hosszú hullámhosszú, 10,6 mikrométer körül van; sokkal hosszabb, mint a látható fény, amely körülbelül 450 és 700 nanométer között mozog. A folyamatos lézerek folyamán a CO2-típus a legerősebb a gyártásban.