气体激光技术自 61年问世以来, 发展为迅速, 受到许多国家的大重视。 特别是近两年,以二氧化碳为主体工作物质的分子气体激光器的进展更为神速, 已成为
准分子激光器中zui有发展前途的器件。
准分子激光器不仅工作波长 (10.6微米 ) 在大气 “ 窗口 ” ,而且它正 向连续波大功率和率器件迈进。 不到两年,现在该类器件的连续波输出功率高达 1200瓦,其效率为 17 %,电源 激励脉冲输出功率为 825瓦,采用 Q 开关技术已获得 50千瓦的脉冲功率输出。zui近, 有人认为, 进一步提高现有的工艺水平, 近期可以达到几千瓦的连续波功 率输出和 30~40% 的效率。
2、工作原理
准分子激光器中,主要的工作物质由,氮气,氦气三种气体组成。其中准分子激光器是产生激光辐射的气体、氮气及氦气为辅助性气体。加入其中的氦,可以加速 010能级热弛预过程, 因此有利于激光能级 100及 020的抽空。氮气加入主要在激光器中起能量传递作用, 为准分子激光器上能级粒子数的积累与大功率 率的激光输出起到强有力的作用。准分子激光器的激发条 件:放电管中,通常输入几十 mA 或几百 mA 的直流电流。放电时,放电管中的 混合气体内的氮分子由于受到电子的撞击而被激发起来。 这时受到激发的氮分子 便和 CO ? 分子发生碰撞, N 2分子把自己的能量传递给 CO 2分子, CO分子从低 能级跃迁到高能级上形成粒子数反转发出激光。
3、特点
准分子激光器不但具有一般气体激光器的高度相干性和频率稳定性的特点, 而且还具有另外三个*的特点:
(1)工作波长处于大气“窗口” ,可用于多路远距离通讯和红外雷达。
(2) 大功率和率 ( 目前, 氩离子激光器zui高连续波输出功率为 100瓦, 其效率为 0.17 %, 原子激光器的连续波输出功率一般为毫瓦, 其效率约为 0.1%, 而二氧化碳分子激光器连续波输出功率高达1200瓦, 其效率为 17%) 。
(3)结构简单,使用一般工业气体,操作简单,价格低廉。由此可见, 随着研究工作的进展、新技术的使用,输出功率和效率会不断提高, 寿命也会不断增长, 将会出现一系列新颖的应用。例如大气和宇宙通讯、相干探测和导航、超外差技术和红外技术等。
4、应用
准分子激光器以其*的特点获得广泛的应用, 现就某些方面的应用。
