氣體激光器簡介

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。

這是一類以氣體為工作物質的激光器。此處所說的氣體可以是純氣體，也可以是混合氣體；可以是原子氣體，也可以是分子氣體；還可以是離子氣體、金屬蒸氣等。多數采用高壓放電方式泵浦。

　　氦-氖激光器是最早出現(xiàn)也是最為常見的氣體激光器之一。它于1961年由在美國貝爾實驗室從事研究工作的伊朗籍學者佳萬(Javan)博士及其同事們發(fā)明，工作物質為氦、氖兩種氣體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廣泛的激光器之一，可用于外科醫(yī)療、激光美容、建筑測量、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(fā)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激光器。目前準連續(xù)輸出已有400千瓦的報導，微秒級脈沖的能量則達到10千焦，經適當聚焦，可以產生1013瓦／米2的功率密度。這些特性使二氧化碳激光器在眾多領域得到廣泛應用。工業(yè)上用于多種材料的加工，包括打孔、切割、焊接、退火、熔合、改性、涂覆等；醫(yī)學上用于各種外科手術；軍事上用于激光測距、激光雷達，乃至定向能武器。

　　與發(fā)明二氧化碳激光器同年，發(fā)明了幾種惰性氣體離子激光器，其中最常見的是氬離子激光器。它以離子態(tài)的氬為工作物質，大多數器件以連續(xù)方式工作，但也有少量脈沖運轉。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納米范圍的可見光，10條以上是 275～363.8納米范圍的紫外輻射，并以488.0納米和514.5納米的兩條譜線為最強，連續(xù)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、平版印刷及作為染料激光器的泵浦源。

　　1968年發(fā)明的氦-鎘激光器以鎘金屬蒸氣為發(fā)光物質，主要有兩條連續(xù)譜線，即波長為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(fā)明的銅蒸氣激光器。一般通過電子碰撞激勵，兩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，典型脈沖寬度10～50納秒，重復頻率可達100千赫。當前水平一個脈沖的能量為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(fā)明后過了15年才進入商品化階段，其主要應用領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。