CO2 레이저의 작동 원리 소개

June 18, 2021
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레이저는 자극된 방사선의 원리를 사용하여 일부 여기된 물질에서 빛을 증폭하거나 진동시키는 장치입니다.

물질은 빛, 전기 및 기타 방법에 의해 여기되어 일부 입자는 더 높은 에너지 상태로 여기됩니다.이 상태의 입자 수가 더 낮은 에너지 상태의 입자 수보다 많으면 물질이 자극 복사의 영향을 받을 수 있습니다.특정 파장의 광학 복사는 증폭을 생성합니다. 즉, 이 파장의 광학 복사가 재료를 통과할 때 강도가 증폭되고 입사광의 파동 위치, 주파수 및 방향과 일치하는 광학 복사를 방출합니다.이것을 레이저 증폭기라고 합니다.

여기된 물질이 공진 공동에 배치되면 빛 복사는 공진 공동의 축을 따라 앞뒤로 반사되고 물질을 여러 번 통과하고 빛 복사는 여러 번 증폭되어 빔 "레이저"를 형성합니다. 고강도 집중 방향.이것은 레이저 발진기입니다.

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작동 원리: CO2 분자는 선형 대칭 분자입니다.두 개의 산소 원자는 원자의 평형 위치를 나타내는 탄소 원자의 양쪽에 있습니다.분자의 원자는 항상 움직이며 평형 위치를 중심으로 끊임없이 진동합니다.분자 진동 이론에 따르면 CO2에는 세 가지 다른 진동 모드가 있습니다. ① 두 개의 산소 원자는 분자 축을 따라 반대 방향으로 진동합니다. 즉, 두 개의 산소는 진동 중에 진동의 최대값과 평형값에 동시에 도달합니다. , 그리고 탄소 원자는 고정되어 있으므로 그 진동을 대칭 진동이라고 합니다.② 두 개의 산소 원자는 분자축에 수직인 방향으로 진동하며, 진동 방향은 같고, 탄소 원자는 분자축에 수직인 반대 방향으로 진동한다.세 원자의 진동이 동기화되어 있기 때문에 변형 진동이라고도 합니다.③세 개의 원자는 대칭축을 따라 진동하며, 탄소 원자의 진동 방향은 두 개의 산소 원자의 진동 방향과 반대이며, 이를 반대칭 진동 에너지라고도 한다.이 세 가지 다른 진동 모드에서 서로 다른 에너지 준위 그룹이 있는 것으로 결정됩니다.

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CO2 레이저 튜브: 레이저 기계의 가장 중요한 부분입니다.그것은 일반적으로 단단한 유리로 만들어지며 일반적으로 레이어드 슬리브 구조를 채택합니다.가장 안쪽 층은 방전관, 두 번째 층은 수냉식 케이싱, 가장 바깥쪽 층은 가스 저장관입니다.이산화탄소 레이저의 방전관 직경은 He-Ne 레이저관의 직경보다 큽니다.일반적으로 방전관의 두께는 출력에 영향을 미치지 않으며, 주로 스폿의 크기에 따른 회절효과를 고려하여 관 길이에 따라 결정해야 합니다.긴 튜브는 더 두껍고 짧은 튜브는 더 얇습니다.방전관의 길이는 출력 전력에 비례합니다.특정 길이 범위 내에서 방전관 길이 미터당 출력 전력은 전체 길이에 따라 증가합니다.수냉 재킷을 추가하는 목적은 작동 가스를 냉각하고 출력을 안정화하는 것입니다.방전관은 양단에서 가스저장관에 연결되는데, 가스저장관의 일단은 작은 구멍이 있는 방전관과 연결되고, 타단은 나선형 리턴관을 통해 방전관과 연결된다 , 가스가 방전관과 가스 저장관에서 순환할 수 있도록 Flow, 방전관의 가스는 언제든지 교환됩니다.

광학 공명 공동: CO2 레이저의 공진 공동은 일반적으로 평평하고 오목합니다.거울은 K8 광학 유리 또는 광학 석영으로 만들어지며 곡률 반경이 큰 오목 거울로 가공됩니다.거울면은 반사율이 높은 금속막(금도금막)으로 코팅되어 있습니다.10.6μm 파장에서의 반사율은 98.8%에 달하고 화학적 성질은 안정하다.이산화탄소가 방출하는 빛은 적외선입니다.따라서 일반 광학 유리는 적외선에 투명하지 않기 때문에 반사경은 적외선을 투과하는 재료를 사용해야 합니다.전반사 거울 중앙에 작은 구멍을 만드는 것이 필요합니다.그런 다음 가스를 밀봉하기 위해 10.6μm 레이저를 투과할 수 있는 적외선 재료 조각을 밀봉합니다.이것은 레이저 빔을 형성하기 위해 이 작은 구멍에서 출력되는 공진 공동의 레이저의 일부를 만듭니다.

전원 공급 장치 및 펌프: 동봉된 CO2 레이저의 방전 전류는 비교적 작습니다.냉전극을 사용하고 음극은 몰리브덴 또는 니켈판으로 원통형으로 만들어집니다.30-40mA의 작동 전류로 음극 실린더의 면적은 500cm2이므로 렌즈가 오염되지 않습니다.음극과 렌즈 사이에 차광막이 추가됩니다.펌프는 연속 DC 전원 공급 장치에 의해 여기됩니다.CO2 레이저를 여자하기 위한 DC 전원 공급 장치의 원리는 DC 전압이 변압기로 도시의 AC 전압을 높이고 고전압 정류 및 고전압 필터링을 통해 고전압 전기를 얻어 레이저 튜브.