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氮分子激光器

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氮分子激光器於1963年發明,它是一種以氮氣為主要工作材料的激光發射裝置,屬於脈衝激光(間歇性工作)。氮分子激光器的發射帶在UV(紫外)波段,主要是337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm。

1 氮分子激光器 -氮分子激光器

  英文:Nitrogen laser

LASER:是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發射光擴大"。激光的英文全名已經完全表達了製造激光的主要過程。1964年按照中國著名科學家錢學森的建議,將「光受激發射」,簡稱:「激光」。


  氮分子激光器於1963年發明,它是一種以氮氣為主要工作材料的激光發射裝置,屬於脈衝激光(間歇性工作)。氮分子激光器的發射帶在UV(紫外)波段,主要是337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm。

2 氮分子激光器 -應用

  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(Peak power__45 kW ),脈衝持續時間短(<3.5 ns),而且結構簡單,製造容易,因此受到人

們的廣泛重視。它可以作為有機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可調激光輸出,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、污染檢測以及醫療衛生、農業育種等方面也得到廣泛應用。由於其短波長更易聚焦得到小光斑,因此被用於加工亞微米量級的元件了,例如光掩模、複雜的集成電路、薄膜電阻的生產。

3 氮分子激光器 -組成結構

  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。布置結構如左圖所示。這

是一個工作在大氣環境下的建議氮分子激光器的結構圖。工作介質為空氣中含量約佔78%的氮氣,通過火花間隙的過壓觸發氮原子躍遷,其脈衝可短至納秒(ns=10-12s)量級,氮分子激光器工作需要很陡脈衝,所以作為激光電容就需要有非常快的放電速度,才能使粒子數反轉——這是一種氣體放電激勵方式。而左圖的激光器使用了相對的金屬板,是可以達到氮分子激光器的要求的瞬間放電。

4 氮分子激光器 -自製DIY

  氮分子光器不僅作為一種常用的工業激光光源,而且由於它結構簡單,最重要是的,它是用空氣中廣泛存在氮氣作為激光材

料,也是一個適合個人DIY的好項目。DIY氮分子激光器,用料簡單(各大超市均可以買到),做作容易。左圖是兩台自製氮分子激光器的工作圖。可以看到完美的激光形成通道,和激發的熒光光斑。


  PS,由於紫外光是不可見光,即使強度再大也是看不到的,但是由於紫外線可以誘發熒光,接收屏就是可以用一張塗有熒光顏料的紙,那麼紫外光就可以被「看到了」。


  PSS.雖然是最簡單的激光器,但是由於使用到高壓電源,需要用一定高壓試驗經驗的愛好者製作。


  
激光電容的製作


  激光電容是存儲能量,引發激光的重要元件,但是也有最簡單,效果最好的製作方法:

氮分子激光器




  電極材料用燒烤用的鋁箔,絕緣介質可以在文具店買到投影膠片,A3大小的最合適。這樣就可以按照原理圖製作成為很廉價的激光電容。當然整體布置可以參考拋物線設計,依照拋物線的幾何結構,在拋物線焦點位置設置火花開關可以讓電流更好的會聚,從而得到最好的效果。


  
充電電感的製作


  使用一條不長的漆包線既可以製作,這個元件要求不高。它起到

在充電過程向電容2充電,在放電過程,阻止電容2的電流從上面流過,而從通過橫向電極通過。


  
橫向電極的結構


  這是形成激光重要部件,形狀見左圖,這是由兩塊相對金屬板(鋁較好)組成,要保證平行,而且要與電容接觸良好,因為

在放電瞬間,將會有KA級別甚至更高的電流流過。

5 氮分子激光器 -染料激光。

  使用氮分子激光器同樣激發染料激光。燃料中原子的外層電子躍遷到較高能級,然後又躍遷返回基態或較低能級,同時發射

出與原激發波長相同或不同的發射即為原子熒光。原子熒光是光致發光,也是二次發光。當激發光源停止照射之後,再發射過程立即停止。


  同樣這個染料激光的過程依舊可以DIY實現,染料來源也是非常方便,在文具店買上一根綠色或者桔黃色熒光筆(綠色的最好,熒光物質給得多)把筆芯取出來,將其中的熒光墨水,注入於一個長方體透明小盒子里就得到一個很方便的染料盒了。會聚后的泵浦激光(紫外激光337.1nm)打到染料上,

就會激發染料激光橫向射出。

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