لیزر بخار مس به عنوان یک لیزر گازی فشار پایین- بهره بالا، به علت دارا بودن بهره سیگنال کوچک بالا و شدت اشباع پایین می تواند یک تقویت کننده خوب توان لیزری به شمار آید. یکی از روش های افزایش شدت پرتو خروجی لیزر، استفاده از سیستم نوسانگر- تقویت کننده لیزری است که در آن به طور هم زمان از چند لیزر استفاده می شود. یکی از این لیزرها به عنوان نوسانگر اصلی و لیزر (یا لیزرهای دیگر) به عنوان تقویت کننده توان در نظر گرفته می شوند. در این پروژه، ضمن اندازه گیری پارامترهای تقویت لیزر، به مطالعه رفتار آن ها بر حسب فرکانس عملکرد، فشار و نوع گاز کمکی پرداخته شده است. هم چنین رفتار توان خروجی تقویت کننده بر حسب فرکانس عملکرد و فشار گاز کمکی بررسی شده است. بهره سیگنال کوچک و شدت اشباع از جمله این پارامترها می باشند که در طراحی و تعیین توان خروجی لیزر، نقش موثری ایفا می کنند. در این پایان نامه، از دو لیزر بخار مس به طول های cm58 وcm73 و قطر mm17 به ترتیب به عنوان نوسانگر و تقویت کننده استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش های مختلف، پارامترهای تقویت، با افزایش فرکانس عملکرد، به طور نوسانی تغییر می کنند و با افزایش فشار گاز کمکی، رفتاری غیر خطی از خود نشان می دهند. در بررسی رفتار این پارامترها بر حسب نوع گاز کمکی، بهره سیگنال کوچک و شدت اشباع با استفاده از گاز کمکی مخلوط هلیوم- نئون، بیشتر از هوا به دست آمده است. علاوه بر این، فرکانس بهینه مستقل از فشار و نوع گاز کمکی در بازه khz 18-17 به دست آمده است.

استفاده از گازهای کمکی، یکی از روش های افزایش توان خروجی و بهبود عملکرد لیزرهای گازی است. در این میان گازهای نادر به دلیل واکنش ناپذیری و قدرت برانگیختگی بالا بهترین گزینه می باشند. البته از مخلوط های مختلف این گازها و در مواردی خاص از هیدروژن، نیتروژن، اکسیژن و حتی هوا هم استفاده شده است. در این پژوهش یک لیزر بخار مس با قطر mm16 و طول محیط فعال cm60 با استفاده از هوا به عنوان گاز کمکی، راه اندازی و بهینه سازی شده است. بر پایه ی نتیجه های به دست آمده، توان خروجی با افزایش فشار هوا، پس از رسیدن به یک مقدار بیشنه کاهش می یابد. این بیشنه ی توان خروجی در فشار بهینه ی torr8/3 و بسامد khz17 برابر w62/1 اندازه گیری شده است. هم چنین رفتار توان خروجی بر حسب بسامد در فشار ثابت برای دو شار ورودی متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. در پایان اثر تخریبی و واکنش پذیری ترکیب ها و آلاینده های موجود در هوا روی لوله ی لیزر به کمک دو طیف ftir و xrd مورد بررسی قرارگرفته تا کاستی های استفاده از این گاز نیز معلوم شود. استفاده از هوا به عنوان گاز کمکی با حذف مخزن های گاز، ضمن کاهش وزن و حجم سامانه ی لیزری، هزینه ی راه اندازی لیزر برای برخی از موارد خاص را پایین می آورد.