氮分子激光器

紫外氮分子激光器一、氮分子激光器定义英文：NitrogenlaserLASER；是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各单词头一个字母组成的缩写词。意思是"通过受激发射光扩大"。激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。1964年按照我国著名科学家钱学森的建议，将“光受激发射”，简称：“激光”。氮分子激光器于1963年发明，它是一种以氮气为主要工作材料的激光发射装置，属于脉冲激光（间歇性工作）。氮分子激光器的发射带在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气体放电首先观测到了氮分子的激光辐射,最强的线在附近。这相应于氮分子第二正带系之间的超辐射跃迁,实验表明,氮激光器能级的粒子数反转,主要是靠气体放电过程中电子与基态氮分子的直接碰撞完成的。激发到上能级的氮分子可自发跃迁到激光下能级,放出光子。沿激光腔传播的光子引起受激辐射光放大。我国激光新技术在工农业生产中日益广泛的应用,对激光器件的研制提出了更高的要求,产品的数量远远不能满足日益增长的需要,品种更落后于生产的发展,特别在全国人民大办农业的大好形势下,广大科技人员与贫下中农相结合开展科学种田,激光育种已初见成效,同时要求更多品种、不同能量、不同波长的激光器件,为育种提供更多实验条件。为此,据工农业发展的需要于去年开始研制各种新型激光器件。这里介绍的一种易于制作的高峰值功率紫外氮激光器,经我校生物系工农兵学员用于小麦辐照育种,取得了一定效果。这种激光器除了应用于育种以外,在医学治疗、菌种诱变和检测污染等方面有着广泛的前途。由于这种激光器输出波长较短,脉冲宽度窄,可以高重复率运转等特点,还可作为可调谐染料激光器的泵浦源。氮分子激光器是一种双原子分子激光器,输出波长为埃的紫外光。氮激光器是三能系统采用电激励的氮激光器,在电场中获得能量的粒子相互碰撞而交换能量。三、氮分子激光器组成结构氮分子激光器的组成主要包括：电源、传输线、储能电容器、激光腔、充电电感、火花间隙开关。布置结构如左图所示。这是一个工作在大气环境下的建议氮分子激光器的结构图。工作介质为空气中含量约占78%的氮气，通过火花间隙的过压触发氮原子跃迁，其脉冲可短至纳秒(ns=10-12s)量级，氮分子激光器工作需要很陡脉冲，所以作为激光电容就需要有非常快的放电速度，才能使粒子数反转一一这是一种气体放电激励方式。而左图的激光器使用了相对的金属板，是可以达到氮分子激光器的要求的瞬间放电。离氮分子激光器是一种重要的近紫外相千光源。它的输出峰值功率高，脉冲持续氮分子激光器是一种重要的近紫外相千光源。它的输出峰值功率高，脉冲持续时间短，而且结构简单，制造容易，因此受到人们的重视。用它泵浦有机染料激光器，可以获得从近红外到近紫外的连续可调激光输出，是激光喇曼光谱仪的一种理想光源。此外，氮激光器在激光分离同位素、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。目前,关于氮激光器的研究主要是进一步提高其输出功率和输出稳定性,为了便子应用,也在改进其结构,使之更加紧凑和小型化。我们对型氮激光器进行了研究。测量了光输出与工作电压、工作气压、火花隙位置、电极不平行度以及储能电容器长度的关系。观测到火花隙位于边角位置以及适当的电极不平行度,都会造成激光腔二端输出的不对称性,认为这是由于放电初始点被控制在激光腔某一端的缘故,它将是改善激光输出稳定性的一种可能的途径。发现,脉冲传输线长度一定时,储能电容器存在一最佳长度,并且这一最佳长度随腔电感的减小而加长。四、氮分子激光器应用氮分子激光器是一种重要的近紫外相干光源。它的输出峰值功率高(Peakpower__45kW),脉冲持续时间短(〈3.5ns),而且结构简单，制造容易，因此受到人们的广泛重视。它可以作为有机染料激光器的泵浦光源，可以获得从近红外到近紫外的连续可调激光输出，是激光喇曼光谱仪的一种理想光源。此外，氮激光器在激光分离同位素、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，因此被用于加工亚微米量级的元件了，例如光掩模、复杂的集成电路、薄膜电阻的生产。氮分子激光是一宗比较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长调谐范围可以从紫外连续调谐到近红外。就这一大范围的调谐带足以说明它的应用价值。主要为在分析检测领域的应用：光谱分析、化学分析、矿样分析，以及污染检测等一系列与国计民生休戚相关的应用和开发项目。重点是水样分析氮分子激光器对水质分析也是目前人们所采用的一种新技术。五、氮分子激光器展望综上所述，氮分子激光在很多方面的应用确实是一种比较适合的紫外激光源。由于它的制作和操作都非常方便，因此，它的应用有很大的潜力。随着高技术的发展，电子元件的集成化，将会对东氮分子激光器进一步发展。