氣體激光器是利用氣體或蒸汽作為工作物質(zhì)產(chǎn)生激光的器件。氣體激光器廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如計量、材料加工、激光醫(yī)療、激光通信、能源等方面。

氣體激光器的原理

氣體激光器由放電管內(nèi)的激活氣體、一對反射鏡構(gòu)成的諧振腔和激勵源等三個主要部分組成。主要激勵方式有電激勵、氣動激勵、光激勵和化學(xué)激勵等。其中電激勵方式最常用。在適當(dāng)放電條件下，利用電子碰撞激發(fā)和能量轉(zhuǎn)移激發(fā)等，氣體粒子有選擇性地被激發(fā)到某高能級上，從而形成與某低能級間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生受激發(fā)射躍遷。氣體激光器一般采用氣體放電激勵，還可以采用電子束激勵、熱激勵、化學(xué)反應(yīng)激勵等方式。

氣體激光器波長覆蓋范圍主要位于真空紫外至遠(yuǎn)紅外波段，激光譜線上萬條，具有輸出光束質(zhì)量高(方向性及單色性好)、連續(xù)輸出功率大(如CO2激光器)等輸出特性，其器件結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。

氣體激光器的應(yīng)用

氣體激光器是利用氣體作為增益介質(zhì)的激光器，一般是對氣體放電進行泵浦。氣體種類有原子氣體(氦氖激光器、惰性氣體離子激光器、金屬蒸汽激光器)、分子氣體(氮氣激光器、二氧化碳激光器)、準(zhǔn)分子氣體，還有通過化學(xué)反應(yīng)提供泵浦能量的特殊氣體激光器。

氦氖氣體激光器(HeNe)是以75%以上的He和15%以下的Ne的混合氣體作為增益介質(zhì)，根據(jù)工作環(huán)境不同，可發(fā)出綠(543.5nm)、黃(594.1nm)、橙(612.0nm)、紅(632.8nm)及三種近紅外光(1152nm、1523nm和3391nm)，其中紅光(632.8nm)最為常用。HeNe氣體激光器輸出的光束呈高斯分布，光束質(zhì)量非常穩(wěn)定，雖然功率不高，但在精密測量領(lǐng)域有著不俗的表現(xiàn)。

惰性氣體激光器常見的是氬離子(Ar+)和氪離子(Kr+)。其能量轉(zhuǎn)化率最高可達0.6%，可長期連續(xù)穩(wěn)定輸出30-50w的功率，壽命超過1000h。主要用于激光顯示、拉曼光譜、全息、非線性光學(xué)等研究領(lǐng)域以及醫(yī)療診斷、打印分色、計量測定材料加工及信息處理等方面。

金屬蒸汽激光器以銅蒸氣為例。銅蒸氣激光器主要輸出綠光(510.5nm)和黃光(578.2nm)，可達到100w的平均功率和100kw的峰值功率。其主要應(yīng)用領(lǐng)域為染料激光器的泵浦源。此外，還可用于高速閃光照相、大屏幕投影電視及材料加工等。

氮分子激光器以氮氣為增益介質(zhì)，可發(fā)射337.1nm、357.7nm、315.9nm的紫外光，峰值功率可達45kw?？勺鳛橛袡C染料激光器的泵浦光源，在激光分離同位素、熒光診斷、超高速攝影、污染檢測以及醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)育種等方面也得到廣泛應(yīng)用。由于其短波長更易聚焦得到小光斑，因此還可用于加工亞微米量級的元件。

二氧化碳?xì)怏w激光器所用的增益介質(zhì)是混了氦氣和氮氣的二氧化碳，可輸出以9.6μm和10.6μm波長為中心的遠(yuǎn)紅外光。二氧化碳?xì)怏w激光器的能量轉(zhuǎn)換率高，輸出功率可從幾瓦到幾萬瓦，加上極高的光束質(zhì)量，使得二氧化碳?xì)怏w激光器在材料加工、科研、國防及醫(yī)學(xué)方面均有著廣泛應(yīng)用。

準(zhǔn)分子是不穩(wěn)定的分子，在諧振腔內(nèi)充入不同稀有氣體和鹵素氣體的混合物而有不同波長的激光產(chǎn)生。常用相對論電子束(能量大于200千電子伏特)或橫向快速脈沖放電來實現(xiàn)激勵。當(dāng)受激態(tài)準(zhǔn)分子的不穩(wěn)定分子鍵斷裂而離解成基態(tài)原子時，受激態(tài)的能量以激光輻射的形式放出。在醫(yī)療、光通信、半導(dǎo)體顯視、遙感、激光武器等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

化學(xué)激光器是一類特殊的氣體激光器，即是一類利用化學(xué)反應(yīng)釋放的能量來實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的激光器。這類氣體激光器大部分以分子躍遷方式工作，典型波長范圍為近紅外到中紅外譜區(qū)。最主要的有氟化氫(HF)和氟化氘(DF)兩種裝置。前者可以在2.6～3.3微米之間輸出15條以上的譜線;后者則約有25條譜線處于3.5～4.2微米之間。這兩種器件目前均可實現(xiàn)數(shù)兆瓦的輸出。由于其能量巨大，一般用于核工程及軍事領(lǐng)域。

2019-01-24 17:14:00 319次 http://www.yiqi.com/daogou/detail_2204.html 熱門標(biāo)簽：
激光器是一種能發(fā)射激光的裝置，激光器發(fā)出的光質(zhì)量純凈、光譜穩(wěn)定可以在很多方面被應(yīng)用。目前已經(jīng)運用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、精密測量和探測、通訊與信息處理、醫(yī)療、軍事等各方面。

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激光器是激光設(shè)備的心臟，對激光切割質(zhì)量起著決定性的作用。一個好的激光器，應(yīng)該具備理想的模式，穩(wěn)定的功率等要素。激光器的種類是很多的，一般從激光工作物質(zhì)、激勵方式、運轉(zhuǎn)方式、輸出波長范圍等幾個方面分類。

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激光器顧名思議就是激光設(shè)備最核心的重要配置，激光器在選擇時需要根據(jù)不同的使用設(shè)備進行參考的選配，才能為激光器與設(shè)備之間形成互補互助的使用產(chǎn)生良好的激光使用功能。

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