Composizione
Un laser CO2 è un tipo di laser a gas. In questo dispositivo, l'elettricità viene fatta passare attraverso un tubo riempito di gas, producendo luce. Le estremità del tubo sono specchi; uno dei quali è completamente riflettente e l'altro lascia passare un po' di luce. La miscela di gas è generalmente costituita da anidride carbonica, azoto, idrogeno ed elio. La luce prodotta dai laser a CO2 è invisibile, cadendo nella gamma del lontano infrarosso dello spettro luminoso.
Produzione del raggio laser
Quando stimolate da una corrente elettrica, le molecole di azoto nella miscela di gas si eccitano, il che significa che guadagnano energia. L'azoto viene utilizzato perché può mantenere questo stato eccitato per lunghi periodi di tempo senza scaricare l'energia sotto forma di fotoni o luce. Le vibrazioni ad alta energia dell'azoto eccitano a loro volta le molecole di anidride carbonica. A questo punto, il laser raggiunge uno stato chiamato inversione di popolazione, il punto in cui un sistema ha più particelle eccitate di quelle non eccitate. Affinché il laser produca un raggio di luce, gli atomi di azoto devono perdere il loro stato eccitato rilasciando energia sotto forma di fotoni. Ciò accade quando gli atomi di azoto eccitati entrano in contatto con gli atomi di elio molto freddi, il che fa sì che l'azoto rilasci luce.
Scarica di luce laser
La luce prodotta è molto potente rispetto alla luce normale perché il tubo dei gas è circondato da specchi, che riflettono la maggior parte della luce che viaggia attraverso il tubo. Questo riflesso della luce fa sì che le onde luminose prodotte dall'azoto aumentino di intensità. La luce aumenta mentre viaggia avanti e indietro attraverso il tubo, uscendo solo dopo essere diventata abbastanza luminosa da passare attraverso lo specchio parzialmente riflettente.
Potenza del raggio e lunghezza d'onda
La luce di un laser a CO2 è abbastanza potente da tagliare molti materiali, tra cui stoffa, legno e carta; i laser CO2 più potenti vengono utilizzati per la lavorazione di acciaio e altri metalli. Sebbene i laser a CO2 più potenti funzionino oltre i 1.000 W, quelli utilizzati per la lavorazione sono generalmente compresi tra 25 e 100 W; in confronto, i puntatori laser sono pochi millesimi di watt. Poiché è nell'infrarosso, ha una lunghezza d'onda molto lunga, circa 10,6 micrometri; è molto più lungo della luce visibile, che corre tra circa 450 e 700 nanometri. Per quanto riguarda i laser continui, il tipo a CO2 è il più potente in produzione.