紫外氮分子激光器一、氮分子激光器定義英文：NitrogenlaserLASER；是取自英文LightAmplificationbyStimulatedEmissionofRadiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發(fā)射光擴大"。激光的英文全名已經完全表達了制造激光的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森的建議，將“光受激發(fā)射”，簡稱：“激光”。氮分子激光器于1963年發(fā)明，它是一種以氮氣為主要工作材料的激光發(fā)射裝置，屬于脈沖激光（間歇性工作）。氮分子激光器的發(fā)射帶在UV（紫外）波段，主要是337.1nm、357.7nm、315.9nm。二、氮分子激光器原理利用氣體放電首先觀測到了氮分子的激光輻射,最強的線在附近。這相應于氮分子第二正帶系之間的超輻射躍遷,實驗表明,氮激光器能級的粒子數(shù)反轉,主要是靠氣體放電過程中電子與基態(tài)氮分子的直接碰撞完成的。激發(fā)到上能級的氮分子可自發(fā)躍遷到激光下能級,放出光子。沿激光腔傳播的光子引起受激輻射光放大。我國激光新技術在工農業(yè)生產中日益廣泛的應用,對激光器件的研制提出了更高的要求,產品的數(shù)量遠遠不能滿足日益增長的需要,品種更落后于生產的發(fā)展,特別在全國人民大辦農業(yè)的大好形勢下,廣大科技人員與貧下中農相結合開展科學種田,激光育種已初見成效,同時要求更多品種、不同能量、不同波長的激光器件,為育種提供更多實驗條件。為此,據(jù)工農業(yè)發(fā)展的需要于去年開始研制各種新型激光器件。這里介紹的一種易于制作的高峰值功率紫外氮激光器,經我校生物系工農兵學員用于小麥輻照育種,取得了一定效果。這種激光器除了應用于育種以外,在醫(yī)學治療、菌種誘變和檢測污染等方面有著廣泛的前途。由于這種激光器輸出波長較短,脈沖寬度窄,可以高重復率運轉等特點,還可作為可調諧染料激光器的泵浦源。氮分子激光器是一種雙原子分子激光器,輸出波長為埃的紫外光。氮激光器是三能系統(tǒng)采用電激勵的氮激光器,在電場中獲得能量的粒子相互碰撞而交換能量。三、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(huán)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占78%的氮氣，通過火花間隙的過壓觸發(fā)氮原子躍遷，其脈沖可短至納秒(ns=10-12s)量級，氮分子激光器工作需要很陡脈沖，所以作為激光電容就需要有非?？斓姆烹娝俣龋拍苁沽Ｗ訑?shù)反轉一一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。離氮分子激光器是一種重要的近紫外相千光源。它的輸出峰值功率高，脈沖持續(xù)氮分子激光器是一種重要的近紫外相千光源。它的輸出峰值功率高，脈沖持續(xù)時間短，而且結構簡單，制造容易，因此受到人們的重視。用它泵浦有機染料激光器，可以獲得從近紅外到近紫外的連續(xù)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、超高速攝影、污染檢測以及醫(yī)療衛(wèi)生、農業(yè)育種等方面也得到廣泛應用。目前,關于氮激光器的研究主要是進一步提高其輸出功率和輸出穩(wěn)定性,為了便子應用,也在改進其結構,使之更加緊湊和小型化。我們對型氮激光器進行了研究。測量了光輸出與工作電壓、工作氣壓、火花隙位置、電極不平行度以及儲能電容器長度的關系。觀測到火花隙位于邊角位置以及適當?shù)碾姌O不平行度,都會造成激光腔二端輸出的不對稱性,認為這是由于放電初始點被控制在激光腔某一端的緣故,它將是改善激光輸出穩(wěn)定性的一種可能的途徑。發(fā)現(xiàn),脈沖傳輸線長度一定時,儲能電容器存在一最佳長度,并且這一最佳長度隨腔電感的減小而加長。四、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(Peakpower__45kW),脈沖持續(xù)時間短(〈3.5ns),而且結構簡單，制造容易，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(xù)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(yī)療衛(wèi)生、農業(yè)育種等方面也得到廣泛應用。由于其短波長更易聚焦得到小光斑，因此被用于加工亞微米量級的元件了，例如光掩模、復雜的集成電路、薄膜電阻的生產。氮分子激光是一宗比較理想的紫外相干光源，由于氮分子激光器泵浦的染料激光波長調諧范圍可以從紫外連續(xù)調諧到近紅外。就這一大范圍的調諧帶足以說明它的應用價值。主要為在分析檢測領域的應用：光譜分析、化學分析、礦樣分析，以及污染檢測等一系列與國計民生休戚相關的應用和開發(fā)項目。重點是水樣分析氮分子激光器對水質分析也是目前人們所采用的一種新技術。五、氮分子激光器展望綜上所述，氮分子激光在很多方面的應用確實是一種比較適合的紫外激光源。由于它的制作和操作都非常方便，因此，它的應用有很大的潛力。隨著高技術的發(fā)展，電子元件的集成化，將會對東氮分子激光器進一步發(fā)展。