
【化】 gas laser
气体激光器(Gas Laser)是以气体或金属蒸气作为工作介质的激光装置,其工作原理基于气体原子、分子或离子的受激辐射放大效应。根据中国光学学会的定义,这类激光器通过气体放电或电子束激发产生粒子数反转,形成稳定激光输出。
从技术原理分析,气体激光器主要依赖三种能量跃迁机制:中性原子跃迁(如氦氖激光器)、分子振动-转动能级跃迁(如二氧化碳激光器)以及离子能级跃迁(如氩离子激光器)。美国物理学会的研报指出,其激发方式包含直流放电、射频激励和光泵浦等多种形式,其中纵向放电结构最普遍。
典型的气体激光器包含以下三类:
国际光学工程学会的研究数据显示,这类激光器在光谱分析、激光切割和全息成像领域具有不可替代性,其线宽窄、相干性强的特性特别适合精密测量。德国马普量子光学研究所的最新报告显示,准分子激光器(如KrF/ArF)在微电子光刻工艺中的使用占比超过78%。
相较于固态激光器,气体介质的均匀性使其具备更优的光束质量,但存在体积较大、能耗较高的局限性。《激光技术》期刊的比对研究指出,现代气体激光器正通过谐振腔优化和混合气体配方提升能效比。
气体激光器是以气体为工作物质的一类激光器,其工作原理基于气体粒子受激发射产生相干光。以下是综合多来源信息的详细解释:
气体激光器利用气体(如纯气体、混合气体、原子/分子/离子气体或金属蒸气)作为激活介质。主要结构包括三个部分:
通过高压放电等方式激发气体粒子至高能态,形成粒子数反转。当粒子跃迁回低能态时,释放光子并在谐振腔中反复反射,最终产生受激辐射放大效应,输出激光。
根据工作物质类型分为:
优点:
缺点:
作为市场占有率约60%的激光器类型,广泛用于:
示例:氦氖激光器是最早商业化的气体激光器,其小型化版本仅14.6cm长,输出稳定红光,常用于准直和教学演示。
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