鐳射又稱激光,是指通過(guò)受激輻射而產(chǎn)生,放大的光。鐳射有很多種,有氣體鐳射、固體鐳射、液體鐳射等,其中大家聽得最多的大概是氦氖(He-Ne)鐳射、二氧化碳鐳射等吧!今天紐瑞德特氣小編月月將為大家詳細(xì)介紹氣體鐳射。
什么是氣體鐳射
氣體雷射是以氣體當(dāng)活性介質(zhì),它是使用的活性介質(zhì)種類最多、激勵(lì)方式最多樣化、雷射波長(zhǎng)分布區(qū)域最廣的一種雷射。氣體雷射所採(cǎi)用的工作物質(zhì),可以是原子氣體、分子氣體、電離化的離子氣體以及金屬蒸汽等,因此可相應(yīng)的稱為原子氣體雷射(如:氦氖雷射)、分子氣體雷射(如:二氧化碳雷射)、離子氣體雷射(如:氬氣雷射)、金屬蒸汽雷射(如:銅蒸汽雷射)。
氣體鐳射的發(fā)展史
自從1960年,美國(guó)的科學(xué)家梅曼(T.Maiman)博士,在量子電子學(xué)發(fā)展的成果基礎(chǔ)之上,制造出第一臺(tái)紅寶石雷射以后,緊接著于1961年,第一臺(tái)氣體雷射—氦氖雷射,也馬上被制造產(chǎn)生,在1962年又出現(xiàn)了半導(dǎo)體雷射,1964年發(fā)明了第一臺(tái)二氧化碳(CO2)雷射,1965年貝爾實(shí)驗(yàn)室又發(fā)明了第一臺(tái)YAG雷射。1968年開始發(fā)展高功率的CO2雷射,1971年出現(xiàn)了第一臺(tái)商用的1000瓦CO2雷射。因應(yīng)市場(chǎng)的需求,以后雷射的發(fā)展就非??焖伲鞣N實(shí)用化的雷射和雷射以及其它種種的雷射,就不斷的出現(xiàn)。
氣體鐳射的特性
一般說(shuō)來(lái),氣體雷射由于其物態(tài)固有的特性,所以有些因此而產(chǎn)生的特徵;優(yōu)點(diǎn)方面是:氣體分子分布均勻、能階較單純,所以氣體雷射的光品質(zhì)在均勻性和同調(diào)性方面都較佳,干涉或精密量測(cè)用要求高品質(zhì)的雷射,通常才用之;另外氣體分子對(duì)流、循環(huán)較快速,容易作冷卻處理,所以在需要高功率且連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的應(yīng)用,如雷射切割、銲接等,也大都採(cǎi)用氣體雷射。缺點(diǎn)上則有:因?yàn)闅怏w密度最低,要得到瞬間的脈沖高峰值功率比較難,所以用在金屬上的雕刻比較少。
常見的氣體鐳射種類
氦氖雷射(He-Ne Laser):是最早產(chǎn)生的連續(xù)輸出雷射,雖然它的運(yùn)轉(zhuǎn)效率很低,輸出功率不高,一般只有幾毫瓦或數(shù)十毫瓦,但是它的光束品質(zhì)極佳,又為可見光波段的紅光(波長(zhǎng)以0.6328微米為主),製造和結(jié)構(gòu)上也算是簡(jiǎn)單,所以用途普及,被廣泛應(yīng)用在:標(biāo)定、準(zhǔn)直、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、展示、精密量測(cè)、干涉術(shù)、全像術(shù)、檢測(cè)、熱感應(yīng)輸出、醫(yī)療等等。
氬氣雷射(Ar Laser):是一種離子化的氣體雷射,以低電壓高電流的弧光放電方式將氬氣電離,再提升至高能階,產(chǎn)生居量反轉(zhuǎn),得到綠藍(lán)色波段附近數(shù)百條譜線的雷射輸出,比較強(qiáng)的有8條,但最常被使用的是0.5145微米(綠色)和0.488微米(藍(lán)色)。氬氣雷射的運(yùn)轉(zhuǎn)效率也不高,所以工作電流和耗電量都很大,使用時(shí)亟需注意電力之負(fù)荷和冷卻水的流通。
二氧化碳雷射(CO2雷射):二氧化碳雷射是一種分子氣體雷射,系氣體分子的兩個(gè)振動(dòng)能階。以二氧化碳?xì)怏w分子為工作介質(zhì),利用CO2(對(duì)稱振動(dòng)和屈折振動(dòng))態(tài)形成的居量反轉(zhuǎn)而引出雷射光來(lái)。因?yàn)闅怏w分子的振動(dòng)能階態(tài)能量很低,容易激發(fā),再加上雷射產(chǎn)生的量子效率高達(dá)百分之五十左右,所以CO2雷射的運(yùn)轉(zhuǎn)效率很高,作為高功率輸出的雷射最為恰當(dāng)。
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