氣體激光器的工作物質(zhì)是氣體狀態(tài)的原子、分子或離子。利用不同的氣體可以產(chǎn)生許多種波長的激光。氣體激光器的優(yōu)點是相干性好，在連續(xù)工作狀態(tài)下能獲得很大的功率，也可以工作在脈沖狀態(tài)，使瞬時輸出功率顯著增加。

氣體激光器的分類

　　氣體激光器分為原子氣體激光器、離子氣體激光器、分子氣體激光器和準(zhǔn)分子激光器。它們工作在很寬的波長范圍，從真空紫外到遠紅外，既可以連續(xù)方式工作，也可以脈沖方式工作。

　　原子氣體激光器：

　　原子氣體激光器包括各種惰性氣體激光器和各種金屬蒸氣激光器，如氦氖激光器和銅蒸氣激光器。

　　氦氖激光器是氣體激光器Z早研究成功的，并且仍在普遍使用。它的工作物質(zhì)是混有氦的氖。在這種混合氣體中放電，部分氦原子被激發(fā)到亞穩(wěn)激發(fā)態(tài)21S或23S。這部分氦原子與基態(tài)氖原子碰撞時，能導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移激發(fā)，使氖原子處于激發(fā)能級上，從而實現(xiàn)氖原子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。氖原子在諧振腔中通過受激發(fā)射過程主要發(fā)出三個波長(3.39微米，1.15微米和6328埃)的激光。

　　氦氖激光器輸出的激光功率只有幾毫瓦到100毫瓦，效率約為0.1%。但是，氦氖激光器具有單色性好、方向性強、使用簡便、結(jié)構(gòu)緊湊堅固等優(yōu)點，因而在精密測量、準(zhǔn)直和測距中得到廣泛的應(yīng)用。氣體激光器銅蒸氣激光器具有平均功率高、重復(fù)率高等優(yōu)點，發(fā)展很快。

　　離子氣體激光器：

　　在惰性氣體和金屬蒸氣的離子的電子態(tài)能級之間建立粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，其激光波長大多在紫外和可見光區(qū)域，輸出激光功率較大。典型的離子激光器有氬離子激光器、氪離子激光器和氦鎘激光器等。應(yīng)用Z多的是氬離子激光器。它可以產(chǎn)生多條波長的激光，其中Z強的是4480埃和5145埃。連續(xù)輸出激光功率為幾百毫瓦至幾百瓦，效率很低，約為0.1%。它被應(yīng)用于光譜學(xué)、光泵染料激光器、激光化學(xué)和醫(yī)學(xué)等。

　　分子氣體激光器：

　　分子氣體激光器的工作物質(zhì)是中性分子氣體，如氮、一氧化碳、二氧化碳、水蒸汽等。波長范圍很廣，從真空紫外、可見光到遠紅外。分子氣體激光器以二氧化碳激光器Z為重要，其特點是效率高，大約在10%～25%范圍內(nèi)，可以獲得很高激光功率，連續(xù)輸出功率高達萬瓦，脈沖器件輸出可達萬焦耳每脈沖級。

　　二氧化碳激光器工作在以9.4微米和10.4微米為ZX的多條分子振轉(zhuǎn)光譜線上。二氧化碳激光器分為普通低氣壓封離型激光器、橫向和縱向氣體循環(huán)流動型激光器、橫向大氣壓和高氣壓連續(xù)調(diào)諧激光器、氣動激光器和波導(dǎo)激光器等。

　　分子氣體激光器可用于加工和處理(如焊接、切割和熱處理)、光通信、測距、同位素分離和高溫等離子體研究等方面。其中波導(dǎo)二氧化碳激光器是一種結(jié)構(gòu)緊湊、增益高和可調(diào)諧的激光器，特別適用于激光通信和高分辨光譜學(xué)。

　　準(zhǔn)分子激光器：

　　準(zhǔn)分子激光器是利用準(zhǔn)分子的束縛高能態(tài)和排斥性或弱束縛的基態(tài)之間的受激發(fā)射的激光器。由于基態(tài)壽命極短，可實現(xiàn)GX率和高平均功率。準(zhǔn)分子激光器的主要受激準(zhǔn)分子是惰性氣體準(zhǔn)分子和惰性氣體鹵化物準(zhǔn)分子。激光發(fā)射波長主要在紫外和真空紫外區(qū)域，輸出能量已達百焦耳量級，用于光泵染料激光器、同位素分離和激光化學(xué)。

氣體激光器的特點

　　氣體激光器與其他激光器相比較，它光學(xué)的均勻性比較好，換而言之也就是說又氣體激光器發(fā)射的光有較好的方向性，并且在輸送頻率上也比較穩(wěn)定。因為氣體的密度比液體與固體的密度都要小，所以它一般輸送的物質(zhì)能量的密度相對比其他激光器都比較小。一般氣體激光器都是使用在氣體通訊或是光通信的用途上。所以雖然它有一定的缺陷，但是絲毫不妨礙到它的作用。