前言

      激光器技術(shù)與計算機、原子能、半導(dǎo)體共稱為20世紀四項中大發(fā)明之一。如今，激光技術(shù)已經(jīng)走進了我們科研及生活的方方面面。激光器種類繁多，不同種類，特性不同，因此所應(yīng)用的領(lǐng)域也不盡相同。根據(jù)工作介質(zhì)，激光器可分為固體激光器、氣體激光器、染料激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器和自由電子激光器6種。而氣體激光器作為激光器的重要類型，更是滲透到各個社會生產(chǎn)生活及科研領(lǐng)域當中。

      英國Edinburgh Instruments公司生產(chǎn)制造的氣體激光器包括脈沖TEA-CO2激光器、CO激光器、CO2激光器、及遠紅外THz激光器。廣泛應(yīng)用于氣體吸收/氣體分析、等離子體診斷、生物化學(xué)分析、干涉測量、固體物理/材料分析等眾多領(lǐng)域。

圖1，(a-c)分別對應(yīng)的氣體激光器的型號為PL3 CO/CO2激光器、FIRL 100太赫茲激光器,TEA-CO2脈沖激光器

      圖1為愛丁堡氣體激光器中的典型產(chǎn)品圖。對于PL系列而言，為光柵連續(xù)可調(diào)諧的CO/CO2激光器，輸出范圍為9-11um以及5.2-6.2um,具有高達180W輸出功率的型號。FIRL-100為集成型太赫茲激光器，Z高輸出功率可達150mmW,可輻射出40um-1.22mm的遠紅外太赫茲激光。MTL-5為橫向激勵大氣壓TEA-CO2脈沖激光器?？蓪崿F(xiàn)1-100Hz重復(fù)頻率，Z高脈沖能量可達150mJ。并且具有光柵可調(diào)諧的選項，能夠完成一定范圍內(nèi)連續(xù)脈沖波長輸出。

應(yīng)用領(lǐng)域

1.材料合成與分析

      CO2氣體激光器具有高功率連續(xù)可調(diào)的優(yōu)勢，因此可用于材料合成上。如圖2,為使用PL6作為反應(yīng)的條件之一，合成了六面單斜相WO2.72的合成。其形貌如圖所示為特殊的五角星型。

2.太赫茲成像與光譜

      太赫茲一般指頻率在0.1-10THz,處于電子學(xué)與光子學(xué)的交匯區(qū)域，Thz波在電磁波譜中的位置如圖所示。由于太赫茲釋放的能量很小，不會在人體產(chǎn)生有害的光致電離。所以,相比X射線，太赫茲是一種更安全的安檢技術(shù)。此外，許多合成的分子和大生物分子（毒品、氨基酸等）的振動能級和轉(zhuǎn)動能級處于THz頻段，可根據(jù)THz光譜進行區(qū)分。愛丁堡生產(chǎn)制造的太赫茲氣體激光器屬于光泵浦氣體激光器。激勵源為CO2激光?？筛鶕?jù)CO2的波長及功率以及太赫茲介質(zhì)的選擇實現(xiàn)從40um-1.22mm（0.25-7.5THz）范圍的輸出。

圖3.太赫茲波在電磁波譜中位置示意圖

3.等離子診斷

      激光本身具有的特性決定了激光能夠無擾動地主動診斷等離子體的物理特性。具有十分好的空間和時間分辨能力成為實驗等離子體研究的重要工具。圖4為空氣等離子體光譜強度隨時間變化的曲線?？墒褂妹}沖CO2激光誘導(dǎo)空氣等離子體的光譜診斷。

圖4.空氣等離子體光譜強度隨時間變化的曲線。

總結(jié)

愛丁堡儀器公司制造生產(chǎn)的各類氣體激光器能夠滿足不同的科研需求，可廣泛應(yīng)用于氣體吸收/氣體分析、等離子體診斷、生物化學(xué)分析、干涉測量、固體物理/材料分析等眾多領(lǐng)域研究中。

（來源：天美（ZG）科學(xué)儀器有限公司）