
【化】 gas laser
氣體激光器(Gas Laser)是以氣體或金屬蒸氣作為工作介質的激光裝置,其工作原理基于氣體原子、分子或離子的受激輻射放大效應。根據中國光學學會的定義,這類激光器通過氣體放電或電子束激發産生粒子數反轉,形成穩定激光輸出。
從技術原理分析,氣體激光器主要依賴三種能量躍遷機制:中性原子躍遷(如氦氖激光器)、分子振動-轉動能級躍遷(如二氧化碳激光器)以及離子能級躍遷(如氩離子激光器)。美國物理學會的研報指出,其激發方式包含直流放電、射頻激勵和光泵浦等多種形式,其中縱向放電結構最普遍。
典型的氣體激光器包含以下三類:
國際光學工程學會的研究數據顯示,這類激光器在光譜分析、激光切割和全息成像領域具有不可替代性,其線寬窄、相幹性強的特性特别適合精密測量。德國馬普量子光學研究所的最新報告顯示,準分子激光器(如KrF/ArF)在微電子光刻工藝中的使用占比超過78%。
相較于固态激光器,氣體介質的均勻性使其具備更優的光束質量,但存在體積較大、能耗較高的局限性。《激光技術》期刊的比對研究指出,現代氣體激光器正通過諧振腔優化和混合氣體配方提升能效比。
氣體激光器是以氣體為工作物質的一類激光器,其工作原理基于氣體粒子受激發射産生相幹光。以下是綜合多來源信息的詳細解釋:
氣體激光器利用氣體(如純氣體、混合氣體、原子/分子/離子氣體或金屬蒸氣)作為激活介質。主要結構包括三個部分:
通過高壓放電等方式激發氣體粒子至高能态,形成粒子數反轉。當粒子躍遷回低能态時,釋放光子并在諧振腔中反複反射,最終産生受激輻射放大效應,輸出激光。
根據工作物質類型分為:
優點:
缺點:
作為市場占有率約60%的激光器類型,廣泛用于:
示例:氦氖激光器是最早商業化的氣體激光器,其小型化版本僅14.6cm長,輸出穩定紅光,常用于準直和教學演示。
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