氩离子激光器

2021-03-15 13:50:21 浏览:398

定义

利用氩离子中气体放电实现光放大的气体激光器。

氩离子激光器是功率很高的气体激光器,通常可以产生几瓦特的绿光或者蓝光,光束质量很高。

氩离子激光器的核心部件就是充满氩气的管子,是由氧化铍陶瓷做成的,在其中两个空心电极之间产生很强的气体放电,从而产生很高密度的氩离子等离子体。管子周围的罗西安全可以用来产生磁场,通过更好的限制等离子体来提高输出功率。

图 1 20W氩离子激光器的装置图。其中具有很高电流强度的气体放电发生在空心阳极和阴极之间。腔内棱镜可以旋转从而能够选择工作波长。 

通常装置包含一个长度为1m的管子,产生10W到20W的输出功率,光谱在514.5nm的绿光区域,需要几十千瓦的电动率。(管子中的电压降约为100V或者几百V,电流可能为几十安培。)需要采用水流来移除耗散的热,闭环冷却系统通常包括一个制冷机,这会进一步增大能量消耗。总的电光转换效率通常比较低,一般小于0.1%。还有更小型的气体冷却氩离子激光器,可以产生几十毫瓦的输出功率,消耗的电功率为几百瓦特。

激光器还可以通过选装腔内棱镜调整输出波长为457.9nm(蓝光),488.0nm(蓝绿光)或者351nm(紫外光)。最高的输出功率为514.5nm波长处。如果没有腔内棱镜,氩离子激光器会同时产生多个波长的光。

还有一种类似的气体激光器采用的是氪气。氪离子激光器通常辐射647.1nm,413.1nm或者530.9nm的光,还有其它可见光区域的光,也可以得到紫外光和红外光谱。

其它种类的离子激光器在词条气体激光器中提及到了。

应用

几瓦特的氩离子激光器可用于泵浦钛蓝宝石激光器和染料激光器,或者激光表演。与之相竞争的是倍频二极管泵浦固态激光器。后者功率效率更高,并且寿命更长,但是价格更贵。氩气管的寿命只有几百个小时。因此,氩离子激光器适用于只工作在有限时间的应用中,而二极管泵浦固态激光器则适用于长期高效的工作情况下。

激光安全问题来自于离子激光器的高输出功率和管子上施加的高电压。

参考文献

[1] W. B. Bridges, “Laser oscillation in singly ionized argon in the visible spectrum”, Appl. Phys. Lett. 4, 128 (1964); erratum: Appl. Phys. Lett. 5, 39 (1964)
[2] O. Svelto, Principles of Lasers, Plenum Press, New York (1998)

参阅:气体激光器、绿光激光器、可见光激光器

激光器

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