雷 射 種 類 淺 介


台大化學系林金全教授

八十七學年度高中化學教師暑期研習營

八十七年八月二十五日

 



林金全教授實驗室

1﹒氣態雷射:

以氣體當作介質所產生的雷射光,常見的有準分子雷射(excimer laser)、氬離子雷射、二氧化碳雷射,以及化學雷射如 HF 雷射等。以下我們只簡介準分子雷射。將合適比例的鹵素(例如 F2)與稀有氣體(inert gas)置於放電管。藉高壓放電,釋出的電子撞擊鹵素或稀有氣體,則可產生以下的反應:

e + X2 X- + X   (1)

e + RR* + e   (2)

e + R R++2e   (3)

R* + X2  (RX)* + X  (4)

R+ + X- + M (RX)* + M (5)

其中激發態稀有氣體,R*,與鹵素 X2,作用,或稀有氣體離子,R+,與鹵素離子 X- 與第三種氣體粒子 M 同時碰撞,都可能產生準分子的激發態 (RX)*。由於準分子的激態不穩定,因此在基態的 RX 立即分解為 R X。這個條件符合產生雷射光的原則,即激發態的分布密度大於基態的分布密度。於是經由 (RX)* 釋放出來的光即可放大為雷射光。

 

2. 固態雷射:

使用固態介質產生的雷射,極具發展的前途,特別是二極體雷射(diode laser),有人預測將是未來雷射發展的主流。以 NdYAG 雷射為例,將 1% 3% Nd 填充在石榴石(YAG,即 yttrium aluminum garnet)晶體,並以閃光燈照射,其中 Nd 離子吸光之後即可經由 4F3/2 4I11/2 馳緩(relaxation)並射出 1.06 nm 的紅外雷射光。

 

3. 液態雷射:

最常見的液態雷射為染料雷射(dye laser)。使用閃光燈或其他雷射光源激發某一染料溶液,由 S0 S1,或 S0 S2,能階躍遷。其馳緩過程由 S1 降到 S0 的各振動轉動能階,即可放出雷射光。因各振動轉動能階很密集,產生的雷射光涵蓋某一範圍的波長。若在共振腔使用一光柵(grating)即可達續調變雷射光的波長。變化不同的染料,能夠產生不同波段的可調頻雷射光。

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