定义
气体激光器，其中激光活性气体由分子而不是单独的原子或离子组成。
分子激光器是气体激光器，其中激光活性成分是分子而不是单独的原子或离子。 这种分子的例子是CO2（二氧化碳）， CO（一氧化碳）， N2（氮气）、HF（氟化氢）、DF（氟化氘）、NH3（氨）和CH3OH（甲醇）。 人们利用这种分子的激发态，其不仅涉及纯电子激发（如原子或离子），还涉及分子的振动和旋转。 在大多数情况下，激发能量相对较小，导致激光发射在中红外或远红外光谱区域的长波长。
可以操作大量旋转振动线（→振动激光器），但是使用腔内带通滤光片不难实现单线发射甚至单频操作，因为激光跃迁的多普勒展宽非常弱。 但是，如果压力相对较高，则由于压力展宽，不同的线路可能会重叠，从而导致更大的增益带宽。
分子气体激光器的常见类型
最常见的类型如下：
- 二氧化碳激光器 (CO2激光器） 使用CO2的气体混合物， 氦气 （He）， 氮气 （N2），可能还有一些氢气（H2）、水蒸气和/或氙气（Xe），用于产生激光辐射，主要为10.6μm。 它们的墙插效率高于 10%，适用于具有相当高光束质量的几千瓦输出功率。 一些大功率CO2激光器使用快速循环气体的系统（强制对流，快速流动）。 它们广泛用于激光材料加工，例如切割，焊接和打标，也用于激光手术。 它们可以在连续波或脉冲模式下工作，例如使用Q开关。
- 一氧化碳激光器（CO 激光器）的墙插效率约为 40%，因此比 CO2 激光器 的能效高得多。 它们可以在4.8μm和8.3μm之间的各种线上发射，主要用作激光吸收光谱的光源。 随着有关器件寿命的技术进步，发射约5.5μm的CO激光器也可能成为激光材料加工（例如玻璃切割）的兴趣所在；与广泛的一氧化碳相比2激光，它们在许多材料中提供更好的吸收和更好的聚焦能力。
- 氮气激光器是另一种类型的脉冲紫外激光器，基于纯氮气，氮气 - 氦气混合物，有时甚至只是空气（性能较低）。 发射通常以短脉冲的形式发生在 337.1 nm 处；使用自终止激光跃迁。 即使没有激光谐振器，高增益也能实现相对高效的超发光发射。 氮气激光器相对容易制造和操作，并且是由许多没有精制实验室设备的业余爱好者制造的。
一些不太常见的分子气体激光器：
- 乙炔（C2H2）和氰化氢（HCN）激光器用于激光光谱。
- 例如，有化学氟化氢（HF）激光器，以H2和 F2，将其转换为HF和氧碘激光器（COIL）。 这种化学激光器主要用于军事目的，例如作为反导弹武器，甚至可以在大型飞机上操作。
泵浦分子气体激光器
泵浦分子激光器有不同的方法：
- 许多分子激光器通过气体放电（部分使用射频激发）进行电泵浦，有时还带有高能电子束。 气体排放泵送最突出的例子是一氧化碳2激光，它可以产生具有高光束质量和功率转换效率的数千瓦输出功率，其功率转换效率（由于有利的激发途径）至少比许多其他气体激光器要好得多。 此外，准分子激光器是电泵浦的。
- 对于某些分子，化学泵浦是一种选择（→化学激光器）。 在这里，激发的分子在放热化学反应中产生，为激光操作提供所需的能量。 例如，氟化氢激光器（HF激光器）和氟化氘激光器（DF激光器）利用乙烯在三氟化氮中的燃烧，然后在与火箭发动机有一些相似之处的设施中注入氦气和氢气（或氘）。 该技术有可能为摧毁火箭等军事应用提供极高的输出功率（有时是几兆瓦）；化学品可以储存大量的能量并迅速释放它们。
- 在极少数情况下，使用光泵浦。 例如，CO2 输出的激光可用于泵送氨（NH3）激光器，高功率氨激光器也可以用HF激光器泵浦。 一些分子激光器已经用激光二极管泵浦。
参考文献
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