氮分子激光器

紫外氮分子激光器一、氮分子激光器定義英文：NitrogenlaserLASER；是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞頭一個(gè)字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發(fā)射光擴(kuò)大"。激光的英文全名已經(jīng)完全表達(dá)了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學(xué)家錢學(xué)森的建議，將“光受激發(fā)射”，簡稱：“激光”。氮分子激光器于1963年發(fā)明，它是一種以氮?dú)鉃橹饕ぷ鞑牧系募す獍l(fā)射裝置，屬于脈沖激光（間歇性工作）。氮分子激光器的發(fā)射帶在UV（紫外）波段，主要是337.1nm、357.7nm、315.9nm。二、氮分子激光器原理利用氣體放電首先觀測到了氮分子的激光輻射,最強(qiáng)的線在附近。這相應(yīng)于氮分子第二正帶系之間的超輻射躍遷,實(shí)驗(yàn)表明,氮激光器能級的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),主要是靠氣體放電過程中電子與基態(tài)氮分子的直接碰撞完成的。激發(fā)到上能級的氮分子可自發(fā)躍遷到激光下能級,放出光子。沿激光腔傳播的光子引起受激輻射光放大。我國激光新技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中日益廣泛的應(yīng)用,對激光器件的研制提出了更高的要求,產(chǎn)品的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長的需要,品種更落后于生產(chǎn)的發(fā)展,特別在全國人民大辦農(nóng)業(yè)的大好形勢下,廣大科技人員與貧下中農(nóng)相結(jié)合開展科學(xué)種田,激光育種已初見成效,同時(shí)要求更多品種、不同能量、不同波長的激光器件,為育種提供更多實(shí)驗(yàn)條件。為此,據(jù)工農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要于去年開始研制各種新型激光器件。這里介紹的一種易于制作的高峰值功率紫外氮激光器,經(jīng)我校生物系工農(nóng)兵學(xué)員用于小麥輻照育種,取得了一定效果。這種激光器除了應(yīng)用于育種以外,在醫(yī)學(xué)治療、菌種誘變和檢測污染等方面有著廣泛的前途。由于這種激光器輸出波長較短,脈沖寬度窄,可以高重復(fù)率運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn),還可作為可調(diào)諧染料激光器的泵浦源。氮分子激光器是一種雙原子分子激光器,輸出波長為埃的紫外光。氮激光器是三能系統(tǒng)采用電激勵(lì)的氮激光器,在電場中獲得能量的粒子相互碰撞而交換能量。三、氮分子激光器組成結(jié)構(gòu)氮分子激光器的組成主要包括：電源、傳輸線、儲能電容器、激光腔、充電電感、火花間隙開關(guān)。布置結(jié)構(gòu)如左圖所示。這是一個(gè)工作在大氣環(huán)境下的建議氮分子激光器的結(jié)構(gòu)圖。工作介質(zhì)為空氣中含量約占78%的氮?dú)猓ㄟ^火花間隙的過壓觸發(fā)氮原子躍遷，其脈沖可短至納秒(ns=10-12s)量級，氮分子激光器工作需要很陡脈沖，所以作為激光電容就需要有非?？斓姆烹娝俣?，才能使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)一一這是一種氣體放電激勵(lì)方式。而左圖的激光器使用了相對的金屬板，是可以達(dá)到氮分子激光器的要求的瞬間放電。離氮分子激光器是一種重要的近紫外相千光源。它的輸出峰值功率高，脈沖持續(xù)氮分子激光器是一種重要的近紫外相千光源。它的輸出峰值功率高，脈沖持續(xù)時(shí)間短，而且結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，因此受到人們的重視。用它泵浦有機(jī)染料激光器，可以獲得從近紅外到近紫外的連續(xù)可調(diào)激光輸出，是激光喇曼光譜儀的一種理想光源。此外，氮激光器在激光分離同位素、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。目前,關(guān)于氮激光器的研究主要是進(jìn)一步提高其輸出功率和輸出穩(wěn)定性,為了便子應(yīng)用,也在改進(jìn)其結(jié)構(gòu),使之更加緊湊和小型化。我們對型氮激光器進(jìn)行了研究。測量了光輸出與工作電壓、工作氣壓、火花隙位置、電極不平行度以及儲能電容器長度的關(guān)系。觀測到火花隙位于邊角位置以及適當(dāng)?shù)碾姌O不平行度,都會造成激光腔二端輸出的不對稱性,認(rèn)為這是由于放電初始點(diǎn)被控制在激光腔某一端的緣故,它將是改善激光輸出穩(wěn)定性的一種可能的途徑。發(fā)現(xiàn),脈沖傳輸線長度一定時(shí),儲能電容器存在一最佳長度,并且這一最佳長度隨腔電感的減小而加長。四、氮分子激光器應(yīng)用氮分子激光器是一種重要的近紫外相干光源。它的輸出峰值功率高(Peakpower__45kW),脈沖持續(xù)時(shí)間短(〈3.5ns),而且結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，因此受到人們的廣泛重視。它可以作為有機(jī)染料激光器的泵浦光源，可以獲得從近紅外到近紫外的連續(xù)可調(diào)激光輸出，是激光喇曼光譜儀的一種理想光源。此外，氮激光器在激光分離同位素、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，因此被用于加工亞微米量級的元件了，例如光掩模、復(fù)雜的集成電路、薄膜電阻的生產(chǎn)。氮分子激光是一宗比較理想的紫外相干光源，由于氮分子激光器泵浦的染料激光波長調(diào)諧范圍可以從紫外連續(xù)調(diào)諧到近紅外。就這一大范圍的調(diào)諧帶足以說明它的應(yīng)用價(jià)值。主要為在分析檢測領(lǐng)域的應(yīng)用：光譜分析、化學(xué)分析、礦樣分析，以及污染檢測等一系列與國計(jì)民生休戚相關(guān)的應(yīng)用和開發(fā)項(xiàng)目。重點(diǎn)是水樣分析氮分子激光器對水質(zhì)分析也是目前人們所采用的一種新技術(shù)。五、氮分子激光器展望綜上所述，氮分子激光在很多方面的應(yīng)用確實(shí)是一種比較適合的紫外激光源。由于它的制作和操作都非常方便，因此，它的應(yīng)用有很大的潛力。隨著高技術(shù)的發(fā)展，電子元件的集成化，將會對東氮分子激光器進(jìn)一步發(fā)展。