複製鏈接
請複製以下鏈接發送給好友

氮分子激光器

鎖定
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)。
中文名
氮分子激光器
外文名
Nitrogen laserLASER
發明時間
1963年
類    型
脈衝激光
發射帶
紫外波段
學    科
電子工程

氮分子激光器來源

英文:Nitrogen laserLASER: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年按照我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] 

氮分子激光器組成結構

圖1 佈置結構 圖1 佈置結構
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。佈置結構如圖1所示。這是一個工作在大氣環境下的簡易氮分子激光器的結構圖。工作介質為佔空氣含量約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。而圖1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瞬間放電的要求。 [1] 

氮分子激光器應用

氮分子激光器 氮分子激光器
氮分子激光器是一種重要的近紫外相干光源。它的輸出峯值功率高(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、污染檢測以及醫療衞生、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。 [1] 

氮分子激光器自制DIY

圖2 合併圖冊
圖2 合併圖冊(3張)
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。圖2是兩台自制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。
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”。
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
激光電容的製作 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: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。當然整體佈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,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。 [2] 

氮分子激光器染料激光

合併圖冊
合併圖冊(2張)
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裏就得到一個很方便的染料盒了。會聚後的泵浦激光(紫外激光337.1nm)打到染料上,就會激發染料激光橫向射出。 [2] 
參考資料
  • 1.    陳五高. 氮分子激光器研究述評[J]. 華中師院學報(自然科學版),1982,(02):61-66.
  • 2.    李成仁,崔金松,尹海濱,曲業民. 簡易氮分子激光器的研製[J]. 內蒙古師大學報(自然科學漢文版),1996,(01):30-33.