氮分子激光器

以氮气为主要工作材料的激光发射装置

氮分子激光器于1963年发明，它是一种以氮气为主要工作材料的激光发射装置，属于脉冲激光（间歇性工作）。

来源

氮分子激光器的发射带在UV（紫外）波段，主要是337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm。

组成结构

氮分子激光器的组成主要包括：电源、传输线、储能电容器、激光腔、充电电感、火花间隙开关。布置结构如图1所示。这是一个工作在大气环境下的简易氮分子激光器的结构图。工作介质为占空气含量约78%的氮气，通过火花间隙的过压触发氮原子跃迁，其脉冲可短至纳秒(ns=10-12s)量级，氮分子激光器工作需要很陡脉冲，所以作为激光电容就需要有非常快的放电速度，才能使粒子数反转——这是一种气体放电激励方式。而图1的激光器使用了相对的金属板，是可以达到氮分子激光器的瞬间放电的要求。

应用

氮分子激光器是一种重要的近紫外相干光源。它的输出峰值功率高（Peak power__45 kW ），脉冲持续时间短（<3.5 ns），而且结构简单，制造容易，因此受到人们的广泛重视。它可以作为有机染料激光器的泵浦光源，可以获得从近红外到近紫外的连续可调激光输出，是激光喇曼光谱仪的一种理想光源。此外，氮激光器在激光分离同位素、荧光诊断、超高速摄影、污染检测以及医疗卫生、农业育种等方面也得到广泛应用。由于其短波长更易聚焦得到小光斑，因此被用于加工亚微米量级的元件了，例如光掩模、复杂的集成电路、薄膜电阻的生产。

自制DIY

氮分子光器不仅作为一种常用的工业激光光源，而且由于它结构简单，最重要是的，它是用空气中广泛存在氮气作为激光材料，也是一个适合个人DIY的好项目。DIY氮分子激光器，用料简单（各大超市均可以买到），做作容易。图2是两台自制氮分子激光器的工作图。可以看到完美的激光形成通道，和激发的荧光光斑。

由于紫外光是不可见光，即使强度再大也是看不到的，但是由于紫外线可以诱发荧光，接收屏就是可以用一张涂有荧光颜料的纸，那么紫外光就可以被“看到了”。

虽然是最简单的激光器，但是由于使用到高压电源，需要用一定高压试验经验的爱好者制作。

激光电容的制作

激光电容是存储能量，引发激光的重要元件，但是也有最简单，效果最好的制作方法：电极材料用烧烤用的铝箔，绝缘介质可以在文具店买到投影胶片，A3大小的最合适。这样就可以按照原理图制作成为很廉价的激光电容。当然整体布置可以参考抛物线设计，依照抛物线的几何结构，在抛物线焦点位置设置火花开关可以让电流更好的会聚，从而得到最好的效果。

充电电感的制作

使用一条不长的漆包线既可以制作，这个元件要求不高。它起到在充电过程向电容2充电，在放电过程，阻止电容2的电流从上面流过，而从通过横向电极通过。

横向电极的结构

这是形成激光重要部件，形状，这是由两块相对金属板（铝较好）组成，要保证平行，而且要与电容接触良好，因为在放电瞬间，将会有KA级别甚至更高的电流流过。

染料激光

使用氮分子激光器同样激发染料激光。燃料中原子的外层电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出与原激发波长相同或不同的发射即为原子荧光。原子荧光是光致发光，也是二次发光。当激发光源停止照射之后，再发射过程立即停止。

同样这个染料激光的过程依旧可以DIY实现，染料来源也是非常方便，在文具店买上一根绿色或者桔黄色荧光笔（绿色的最好，荧光物质给得多）把笔芯取出来，将其中的荧光墨水，注入于一个长方体透明小盒子里就得到一个很方便的染料盒了。会聚后的泵浦激光（紫外激光337.1nm）打到染料上，就会激发染料激光横向射出。

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