Kompozycja
Laser CO2 to rodzaj lasera gazowego. W tym urządzeniu energia elektryczna przepływa przez rurkę wypełnioną gazem, wytwarzając światło. Końce tuby to lustra; z których jeden jest w pełni odblaskowy, a drugi przepuszcza trochę światła. Mieszanina gazów składa się na ogół z dwutlenku węgla, azotu, wodoru i helu. Światło wytwarzane przez lasery CO2 jest niewidoczne i mieści się w zakresie dalekiej podczerwieni widma światła.
Produkcja wiązki laserowej
Pobudzone prądem elektrycznym cząsteczki azotu w mieszaninie gazów ulegają wzbudzeniu, co oznacza, że zyskują energię. Wykorzystywany jest azot, ponieważ może on utrzymywać ten wzbudzony stan przez długi czas bez rozładowywania energii w postaci fotonów lub światła. Z kolei wysokoenergetyczne drgania azotu pobudzają cząsteczki dwutlenku węgla. W tym momencie laser osiąga stan zwany inwersją populacji, czyli punkt, w którym układ ma więcej wzbudzonych cząstek niż niewzbudzonych. Aby laser mógł wytworzyć wiązkę światła, atomy azotu muszą utracić stan wzbudzony poprzez uwolnienie energii w postaci fotonów. Dzieje się tak, gdy wzbudzone atomy azotu stykają się z bardzo zimnymi atomami helu, co powoduje, że azot uwalnia światło.
Rozładowanie światła laserowego
Wytwarzane światło jest bardzo silne w porównaniu ze zwykłym światłem, ponieważ rura gazów jest otoczona lustrami, które odbijają większość światła przechodzącego przez rurę. To odbicie światła powoduje, że fale świetlne wytwarzane przez azot zwiększają intensywność. Światło wzrasta, gdy przemieszcza się tam i z powrotem przez rurkę, a wychodzi dopiero po tym, jak stanie się wystarczająco jasne, aby przejść przez częściowo odbijające lustro.
Moc wiązki i długość fali
Światło z lasera CO2 jest wystarczająco silne, aby ciąć wiele materiałów, w tym tkaniny, drewno i papier; najmocniejsze lasery CO2 są wykorzystywane do obróbki stali i innych metali. Chociaż lasery CO2 o najwyższej mocy mają moc powyżej 1000 W, te używane do obróbki mają zwykle od 25 do 100 W; dla porównania wskaźniki laserowe to kilka tysięcznych wata. Ponieważ znajduje się w podczerwieni, ma bardzo długą falę, około 10,6 mikrometra; jest znacznie dłuższa niż światło widzialne, które ma długość od około 450 do 700 nanometrów. W przypadku laserów ciągłych, typ CO2 jest najpotężniejszy w produkcji.