Ưu điểm của laser lỏng là khả năng đối lưu chất lỏng và làm mát tồn bộ máy phát, vì vậy cho phép tăng khả năng năng lượng lớn.
Laser lỏng được tạo ra trên cơ sở của dung dịch Ion đất hiếm trong một số chất lỏng vơ cơ.
Trong bộ cộng hưởng của laser lỏng thay thế cho thanh kích thuỷ tinh là rãnh dung dịch. Sự đảo ngược được thực hiện bởi đèn phát xung. Hệ số biến đổi năng lượng đạt 50%.
4. Laser khí :
Nguyên lý của kết cấu của laser loại nầy hồn tồn đơn giản. (H.9.6). Trong ống thuỷ tinh chứa đầy khí đặc biệt, ở hai đầu của nĩ gắn điện cực và nối với nguồn điện. Quá trình phĩng điện chất khí trong ống thùy tinh đã gây ra sự kích thích nguyên tử của chất khí tích cực chuyển sang trạng thái bền giả.
So sánh với chất rắn và chất lỏng, chất khí cĩ mật độ thấp và cĩ tính đồng nhất cao, nĩ khơng gây ra sự khúc xạ luồng ánh sáng vì vậy tính đồng hướng của sự phát xạ laser trong vhất khí rất cao.
Ví dụ trong laser khí nguyên tử cĩ thể kể đến laser khí Heli- Neon. (H.9.6a). Trong đĩ vật kích thích là nguyên tử là nguyên tử Neon trung hịa. Nguyên tử Heli làm nhiệm vụ truyền năng lượng kích thích, nhờ đĩ nguyên tử Neon được kích thích cịn nguyên tử cịn nguyên tử Heli trở về trạng thái dừng cơ bản. Ở đây, ống phĩng nạp khí của một máy phát laser được nạp dầy khí Heli và neon với áp suất tương ứng là 133 và 13Pa. Nhờ nguồn nguồn điện áp cao 4 trong ống khí sinh ra sự phĩng điện làm hai kích thích nguyên tử Heli bà neon do sự va đập giửa các electron. Sự phát sáng thốt ra qua gương 3. Laser khí Heli – neon cĩ cơng suất khơng lớn lắm nhưng cĩ kết cấu đơn giản, tin cậy và cĩ chất lượng phát sáng tốt nên được ứng dụng rộng rải.
Laser khí dùng chất kích thích là CO2 cĩ cơng suất và hiệu suất cao nhất trong tất cả các loại laser khí. (H.9.6b,). Ở đây,để truyền năng lượng kích thích bgười ta sử dụng khí nitơ- N2, về phần mình phân tử N2, được kích thích do sự va đập với các alectron. Trong điều kiện của sự phĩng điện lạnh, khỗng 90% phân tử N2 được chuyển sang trạng thái kích thích với thời gian tồn tại ở trạng thái nầy rất lớn. Ngồi ra người ta cịn đưa vào ống phĩng khí Heli, để giúp cho sự phĩng điện được dể dàng và nhờ cĩ tính dẫn nhiệt tốt khí Heli giúp cho sự phĩng điện trở thành sự phĩng điện lạnh.
Hình 9.6b: là sơ đồ nguyên lý của khí laser khí CO2. Sự phĩng điện d8ược kích thích bên trong ống thuỷ tinh 5 được làm mát bằng nước, giữa các điện cực 6 nhờ nguồn điện áp cao 4, sự phát sáng thốt ra qua cửa sổ 3 làm được từ vật liệu cho phép tia hồng ngoại xuyên qua. Ví dụ: KBr NaCl hoặc Ge.
Ở laser khí loại nầy, cứ 1m chiều dài cĩ thể nhận được cơng suất khơng lớn hơn 500w, vì vậy nhận được cơng suất lớn cần phải tăng chiều dài ống cộng hưởng, điều nầy cĩ thể đạt bằng ghép nhiều ống lại với nhau thành một hệ thống, ở đĩ tia sáng nhờ cĩ gương sẽ đi xuyên qua lần lượt từng ống.
Laser khí động được trình bày trong (H.9.6c). Đặc điểm của loại laser nầy là sự tạo ra dịng khí chuyển động nhanh. Sự đảo biến ở đây được thực hiện bằng cách làm nguội nhanh chĩng hỗn hợp khí được đốt nĩng sơ bộ. Khi chất khí bị nguội đi các các phân tử sẽ chuyển sang trạng thái cĩ mức năng lượng thấp hơn.
Tốc độ chuyễn đổi trạng thái phụ thuộc vào thời gian tồn tại của phân tử ở trạng thái này hoặ trạng thái khác.
Sơ đồ nguyên lý của laser khí động được trình bày trong (H.9.6c).Trong buồng đốt 8 người ta đưa nguyên liệu 7, sản phẩm của quá trình đốt (CO2) hịa vào với hỗn hợp khí nitơ và Heli, đi ra ngồi qua miệng phun siêu âm 9 dưới dạng một luồng khí nở rộng. Để nhận được sự phát sáng laser người ta sử dụng bộ cộng hưởng cĩ dạng hai gương phản xạ 11. Bộ cộng huởng được đặt ở vị trí sao cho trục của nĩ vuơng gĩc với vetơ tốc độ của luồng khí. Cơng suất tia laser được xác định bởi mật độ, tốc độ và nhiệt độ của khí tại miệng phun.
9.3. CƠNG NGHỆ GIA CƠNG BẰNG TIA LASER
Đặc điểm của sự gia cơng bằng tia laser nhờ cĩ gương là ở chổ cĩ thể đốt nĩng chi tiết (vật liệu) gia cơng baằng luồng ánh sáng tập trung cĩ cường độ mạnh.
Cường độ đốt nĩng xác định độ xuyên sâu của tia laser vào trong vật liệu và ở độ rộng của vết đốt bằng :
với : a - độ dẫn nhiệt của vật liệu; - độ dài tác động của tia laser. Đối với loại kim loại khi nguồn nhiệt được tập trung trên bề mặt. Qúa trình tác động của tia laser lên vật liệu gia cơng cĩ thể chia ra thành các giai đoạn như sau :
- Hấp thu ánh sáng để truyền năng lượïng cho sự dao động mang tinh thể bên trong chất rắn.
- Đốt nĩng vật liệu, làm nĩng chảy, bốc hơi vật liệu. Cĩ thể thực hiện các loại gia cơng sau:
