典型激光器修改ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 18:08本頁面
【正文】 分子能級(jí) 216。染料分子能級(jí)是 準(zhǔn)連續(xù)態(tài)能級(jí)結(jié)構(gòu) ,包括電子運(yùn)動(dòng)、原子間相對(duì)振動(dòng)和分子轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)自旋狀態(tài)分為 單態(tài)和三重態(tài) ，用 S和 T表示。 S0為基態(tài)，其余為激發(fā)態(tài)。染料分子吸收能量從 S0躍遷到 S1的某一振動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)，壽命很短（ ps量級(jí)），把能量傳遞給溶劑分子，回到 S1的最低能級(jí)，壽命 ns量級(jí)。（ 2） 染料分子的光輻射過程 216。輻射躍遷主要發(fā)生在單態(tài)之間 或 三重態(tài)之間，單態(tài)和三重態(tài)之間的輻射躍遷是禁戒的。所以，分子 從 S1最低能級(jí)躍遷到 S0態(tài)的任意能級(jí)發(fā)光， 然后通過無輻射躍遷回到 S0最低能級(jí)。 屬于四能級(jí)結(jié)構(gòu)。 （ 3） 染料分子的三重態(tài) “ 陷阱 ” ： S1到 T1的無輻射躍遷，減少 S1上的粒子； T1上粒子吸收熒光躍遷到 T2。2. 染料激光器的泵浦（ 1） 閃光燈脈沖泵浦 泵浦用閃光燈有兩種結(jié)構(gòu)，普通直管式和同軸式。 （ 2） 激光脈沖泵浦 216。能夠用于泵浦染料激光器的激光種類很多，主要有氮分子激光器 (?m)， 紅寶石激光器 (?m)， 釹玻璃激光器(?m)， 銅蒸氣激光器 (?m、 ?m)， 準(zhǔn)分子激光器 (主要在紫外區(qū) ) 以及這些激光的二次、三次諧波等。 3 染料激光器的調(diào)諧（ 1） 光柵調(diào)諧 放在腔中的光柵 G具有擴(kuò)束和色散作用。 （ 2） 棱鏡調(diào)諧 （ 3） 雙折射濾光片調(diào)諧 216。利用雙折射濾光片調(diào)諧，是目前染料激光器廣泛采用的調(diào)諧方法，國內(nèi)外的 Ar＋ 激光、 YAG倍頻激光泵浦的染料激光器，都使用這種方法調(diào)諧。典型染料激光器原理示意圖準(zhǔn)分子： Excimer 一種在激發(fā)態(tài)能夠暫時(shí)結(jié)合成不穩(wěn)定分子，而在基態(tài)又迅速離解成原子的締合物，因而也稱 “受激準(zhǔn)分子 ”。脈沖輸出能量達(dá)百焦耳量級(jí)，脈沖峰值功率達(dá)千瓦以上，脈沖重復(fù)率達(dá) 200次 /秒，光束發(fā)散角為工作物質(zhì)：稀有氣體或稀有氣體與鹵素氣體的混合氣體。輸出波長處于紫外波段的高效脈沖激光器，通常作為分光、激光加工、光刻的光源。稀有氣體與鹵素氣體的不同組合所得激光波長 (nm)不同。 準(zhǔn)分子激光器 新型激光器A: 較高激發(fā)態(tài)B: 激光上能級(jí)C: 基態(tài)準(zhǔn)分子激光器激光波長 (nm) 工作原理 工作氣體中大部分是緩沖氣體氦和氖（占 88%~99%），真正構(gòu)成準(zhǔn)分子的惰性氣體含量很低。 產(chǎn)生激光是基于原子 相互吸引形成準(zhǔn)分子激發(fā)態(tài) 和 排斥（或弱束縛）基態(tài) 之間的勢(shì)能曲線的特殊分布。基態(tài)很不穩(wěn)定，沿著勢(shì)能曲線 C極快向核間距增大的方向移動(dòng)，直至離解為獨(dú)立的原子，基態(tài)分子也就消失，壽命為 1013s量級(jí)。激發(fā)態(tài)為束縛態(tài)，壽命 108s，比基態(tài)穩(wěn)定。因此在核間距 R0處很容易形成 B、 C之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。 激光躍遷是束縛態(tài)向自由態(tài)躍遷，相當(dāng)于下能級(jí)是空的。2. 泵浦方式（ 1）電子束泵浦：用電子槍產(chǎn)生能量高、上升時(shí)間短的電子束脈沖，射向準(zhǔn)分子區(qū)對(duì)介質(zhì)進(jìn)行激發(fā)。優(yōu)點(diǎn)是單脈沖能量大、上升時(shí)間快，可大面積泵浦；缺點(diǎn)是造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。（ 2）快速放電泵浦：采用布魯姆萊電路。3. 準(zhǔn)分子激光器特點(diǎn)（ 1）熒光譜為一連續(xù)帶，可做成頻率可調(diào)諧器件。（ 2）基態(tài)壽命很短，可認(rèn)為基態(tài)是空的，對(duì)產(chǎn)生巨脈沖特別有利。（ 3）激光下能級(jí)是基態(tài)，基本沒有無輻射躍遷，量子效率高。（ 4）激光下能級(jí)的分子迅速離解，可以高重復(fù)率工作。（ 5）激光上能級(jí)壽命短，要求大的泵浦速率和快的上升時(shí)間。 運(yùn)動(dòng)速度接近光速的電子（稱為相對(duì)論電子）通過周期變化的磁場(chǎng)或電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相干輻射，稱這種輻射為韌致輻射，輻射的頻率取決于電子的速度。 自 由 電 子 激 光 器基于 化學(xué)反應(yīng) 來實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)槭芗ぽ椛涞募す馄鳌；瘜W(xué)激光器的工作物質(zhì)可以是氣體或液體，目前大多數(shù)用氣體。 1． 激光波長豐富。 2． 能把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成激光。 3． 某些化學(xué)反應(yīng)中可獲得很大能量，有望得到高功率激光輸出。 化 學(xué) 激 光 器
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