這是一類以氣體(ti) 為(wei) 工作物質的激光器。此處所說的氣體(ti) 可以是純氣體(ti) ,也可以是混合氣體(ti) ;可以是原子氣體(ti) ,也可以是分子氣體(ti) ;還可以是離子氣體(ti) 、金屬蒸氣等。多數采用高壓放電方式泵浦。最常見的有氦-氖激光器、氬離子激光器、二氧化碳激光器、氦-鎘激光器和銅蒸氣激光器等。
氦-氖激光器是最早出現也是最為(wei) 常見的氣體(ti) 激光器之一。它於(yu) 1961年由在美國貝爾實驗室從(cong) 事研究工作的伊朗籍學者佳萬(wan) (Javan)博士及其同事們(men) 發明,工作物質為(wei) 氦、氖兩(liang) 種氣體(ti) 按一定比例的混合物。根據工作條件的不同,可以輸出5種不同波長的激光,而最常用的則是波長為(wei) 632.8納米的紅光。輸出功率在0.5~100毫瓦之間,具有非常好的光束質量。氦-氖激光器是當前應用最為(wei) 廣泛的激光器之一,可用於(yu) 外科醫療、激光美容、建築測量、準直指示、照排印刷、激光陀螺等。不少中學的實驗室也在用它做演示實驗。
比氦-氖激光器晚3年由帕特爾(Patel)發明的二氧化碳激光器是一種能量轉換效率較高和輸出最強的氣體(ti) 激光器。目前準連續輸出已有400千瓦的報導,微秒級脈衝(chong) 的能量則達到10千焦,經適當聚焦,可以產(chan) 生1013瓦/米2的功率密度。這些特性使二氧化碳激光器在眾(zhong) 多領域得到廣泛應用。工業(ye) 上用於(yu) 多種材料的加工,包括打孔、切割、焊接、退火、熔合、改性、塗覆等;醫學上用於(yu) 各種外科手術;軍(jun) 事上用於(yu) 激光測距、激光雷達,乃至定向能武器。
與(yu) 發明二氧化碳激光器同年,發明了幾種惰性氣體(ti) 離子激光器,其中最常見的是氬離子激光器。它以離子態的氬為(wei) 工作物質,大多數器件以連續方式工作,但也有少量脈衝(chong) 運轉。氬離子激光器可以有35條以上譜線,其中25條是波長在408.9~686.1納米範圍的可見光,10條以上是275~363.8納米範圍的紫外輻射,並以488.0納米和514.5納米的兩(liang) 條譜線為(wei) 最強,連續輸出功率可達100瓦。氬離子激光器的主要應用領域包括眼疾治療、血細胞計數、平版印刷及作為(wei) 染料激光器的泵浦源。
1968年發明的氦-鎘激光器以鎘金屬蒸氣為(wei) 發光物質,主要有兩(liang) 條連續譜線,即波長為(wei) 325.0納米的紫外輻射和441.6納米的藍光,典型輸出功率分別為(wei) 1~25毫瓦和1~100毫瓦。主要應用領域包括活字印刷、血細胞計數、集成電路芯片檢驗及激光誘導熒光實驗等。
另一種常見的金屬蒸氣激光器是1966年發明的銅蒸氣激光器。一般通過電子碰撞激勵,兩(liang) 條主要的工作譜線是波長510.5納米的綠光和578.2納米的黃光,典型脈衝(chong) 寬度10~50納秒,重複頻率可達100千赫。當前水平一個(ge) 脈衝(chong) 的能量為(wei) 1毫焦左右。這就是說,平均功率可達100瓦,而峰值功率則高達100千瓦。
銅蒸氣激光器發明後過了15年才進入商品化階段,其主要應用領域為(wei) 染料激光器的泵浦源。此外,還可用於(yu) 高速閃光照相、大屏幕投影電視及材料加工等
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