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特种气体在激光器上的应用

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2020-11-03 16:37:00【

 激光器就是一种能发射激光的装置。激光器分为固体激光器、气体激光器、染料激光器、半导体激光器、光纤激光器和自由电子激光器6种。

 
气体激光器是利用气体作为增益介质的激光器,一般是对气体放电进行泵浦。常见的气体种类有原子气体(氦氖激光器、惰性气体离子激光器、金属蒸汽激光器)、分子气体(氮气激光器、二氧化碳激光器)、准分子气体,还有通过化学反应提供泵浦能量的特殊气体激光器。
 
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氦氖激光器(HeNe)是以75%以上的He和15%以下的Ne的混合气体作为增益介质,根据工作环境不同,可发出绿(543.5nm)、黄(594.1nm)、橙(612.0nm)、红(632.8nm)及三种近红外光(1152nm、1523nm和3391nm),其中红光(632.8nm)最为常用。HeNe激光器输出的光束呈高斯分布,光束质量非常稳定,虽然功率不高,但在精密测量领域有着不俗的表现。
 
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准分子是不稳定的分子,在谐振腔内充入不同稀有气体和卤素气体的混合物而有不同波长的激光产生。常用相对论电子束(能量大于200千电子伏特)或横向快速脉冲放电来实现激励。当受激态准分子的不稳定分子键断裂而离解成基态原子时,受激态的能量以激光辐射的形式放出。在医疗、光通信、半导体显视、遥感、激光武器等领域有着广泛应用。
 
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惰性气体激光器常见的是氩离子(Ar+)和氪离子(Kr+)。其能量转化率最高可达0.6%,可长期连续稳定输出30-50w的功率,寿命超过1000h。主要用于激光显示、拉曼光谱、全息、非线性光学等研究领域以及医疗诊断、打印分色、计量测定材料加工及信息处理等方面。
 
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二氧化碳激光器所用的增益介质是混了氦气和氮气的二氧化碳,可输出以9.6μm和10.6μm波长为中心的远红外光。二氧化碳激光器的能量转换率高,输出功率可从几瓦到几万瓦,加上极高的光束质量,使得二氧化碳激光器在材料加工、科研、国防及医学方面均有着广泛应用。
 
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氮分子激光器以氮气为增益介质,可发射337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm的紫外光,峰值功率可达45kw。可作为有机染料激光器的泵浦光源,在激光分离同位素、荧光诊断、超高速摄影、污染检测以及医疗卫生、农业育种等方面也得到广泛应用。由于其短波长更易聚焦得到小光斑,因此还可用于加工亚微米量级的元件。
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