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1、〔。即‘哥‘哈目‘创周灯哈亡圈唱应用研究!习又红外激光器及其应用,、评论了红外激光器的性质和应用其中特别着重于在能量产生材料和数据处理。中可能墓本上是重要的那些问题电磁波谱的红外∃,区域是从大于可见光波子过程其中的几种是在最近几年发现的并,,。长的较长波即较低频率开始并扩大到微波且有实际应用和新的科学意义,如图或射频范围∀中以不同单位所作的定量表示。不同区域是红外激光器以物质与辐照的不同特,,征互作用所描述#在技术和应用两方面!在许红外激光器或那种物质的任何激光器,1。多效应中可以选出四种特别重要而属于受的基本元件示于图0红外激光器的重要∃,,红外频率激发的效应伍!分子中
2、原子的振动特征在于增益介质必需具有这样一些能态,∃#%!分子的转动#%!半导体中电子从束缚态它的能量差相应于红外光子的能量即相应,。,到自由态的激发在较低的红外频率下这些于红外频率最好的例子是分子的振动特、∃0。材料是透明的#%&!金属中的自由电子半别是23分子的振动有大量的分子都已获导体、或激光聚变实验中产生的热等离子体。得了激光作用,并有上千种不同的频率,其中与,众不同的只有2仇由于它简单并且在各,少(‘∋以台无线电宙达光谱区中以各种能量守恒提供了最有效的激萦,。占一孟沼昌一一一一‘一一)一光器所以是获得激光作用最成功的分子∀∗∗∀。。。入微米,+毫米激励是通过在放电管两
3、电极上施加高电压,−、/,∀∀,,。岛∋.’,∗引起类似于荧光管条带状光的气体放电来进。当这行的样一支管子两端被反射镜挡住一∀)=∀3<分子振动分子转动时#图4的气体放电使红外光的放大可以超>一?分解过,。灯”损耗而系统变成反馈的并开始振荡由>叮,,‘子中电子半导体能隙自发辐射触发引起的放大使功率逐渐积蓄⋯,+直到放电提供的功率等于损耗为止一个反,。寡二喇射镜作成部分反射的以便提取输出光束,或金属中的自由电子激励可以是直流的#以得到连续输出!脉峨,∋一)一一一一一一!。,半导体的热等离子体冲的在脉冲情况下气体介质可以是在大,。—图∀红外光谱和物质互作用气压下因而得到567激光
4、器#图01!气。,,存在着一个红外光子的能量≅。不足体混合物中的电子和离子被电压加速相互。0以产生的一些重要的物理过程例如原子中碰撞而导致高激发态的分子23激光器的。,强束缚电子的激励或大多数分子的离解一机理已在∀8(/年被贝耳电话实验室的。,,。般的吸收过程通常只包括一个光子然而现91七:+发现示于图,#略!必要的集居数反,。有红外激光器提供的巨大功率允许感生多光转是由振动激发的;原子#具有和23振,它,称形式&∀的能量转移给发射的辐射时。、Α入六镜留奔激光器就开始运转以后在两镜间管子前后、Α夕雌一Β咙神厂一样Β一于,尸。广依Β尸Α、来回反射的波的受激发射过程就持续下去。∃
5、,认丫习频率由23分子确定考虑到分子的转动给一,个反射镜前插入衍射光栅可以得到(∗。这种种不同的转动频率特殊的激光过程是非一常有效的传输给放电的电能中提取作为。激光辐射的多达,∗界跟其他激光系统比,。,低压连续波弋Χ!较起来这是很高的效率#表功此外每单卜·Δ印千伏一—位体积可提取的能量高达∀∗焦耳Β升大气∀一∃因此很高功率或大能量的系统在工程上压。所,是实用的以较容易造出−∗瓦的系统它可切割金属的,深度约∀厘米或切割纤维织品。每分钟数百英尺很好的控制时可达,,到Γ∀∗∗瓦当聚焦到∀毫米时可用于烧。,。伤外科就脉冲激光器来说23的效率,·阿高使得人们能够在洛斯拉莫斯建造出世界上
6、最高能量的,。图公‘红外激光组州23激光器这个装置叫,做“Ι:∀%.ϑ’它是从一个小的单模567。“”,23激光器作为主振荡器着手其输出脉,,冲总是通过较大的∗∗放大器#图/略!最二,终出现八束光单个脉冲长度∀∗一秒的总输口告三荀⋯。∀Ε吕出能量为∀∗千焦耳这是在∀8ΕΚ年首次得一兰兰一兰二生兰一。+>到的∀∗千焦耳能量似乎并不算高∃生兰Φ月一久#微米,毕竟只Φ笋匕兰咒>能煮沸4∋−克水。直到我们实现在∀毫微秒那,么短的时间内提供这样的输出能量时功图0Η气体的光谱复盖范围Γ率达到∀∗∀”瓦比英国所有电力的瞬时。,—,动模式近似相同的能量!与23分子碰撞而输出还大并且还可把它聚
7、焦到小于∀毫米∋,·。。,∀∗(这时竟有Λ∀∗∀Ε瓦厘米一,表得到当23分子发射微米辐射同时∀列出了高。,,图使它的振动形式由反射对称形式变成对功率激光器的比较−#略!示出红外碘激表∀高能激光系统的比较激光器波长#微米!效率#Μ!能量光束数脉冲时间一∀#小时!∋#Ν〕工∗(,∗#连续!∀∗∋Ε千焦,∀毫微秒Ο∀3Π战。,,洛斯·阿拉莫斯∀Γ−心脉冲!∀8ΕΚ∋·。∋∋,,」∀,∗∀Γ∗(,∗∗焦,∗∗微微∀∀Θ八。七。Ρ%二∀∀∀加钦耳秒∀8ΕΚ∋∋∋∋,刊口(∗日−∗,4∀4∗∀Κ&。,Σ玻瑞∀Γ∀∗
