1、5.5 其他激光器5.5.1 準分子激光器準分子：常態下為原子，在激發態下能夠暫時結合成不穩定分子工作物質：準分子氣體工作參數：脈沖輸出能量：百焦耳量級； 脈沖峰值功率：千瓦以上 重復率：200次/秒； 光束發散角：0.15mrad1.準分子激光器的特點 （1）能級結構有明顯的特點。 A：較高激發態B：激光上能級 束縛態，比較穩定C：表示基態，激光下能級。 排斥態或弱束縛態，不穩定，沿著位能曲線C極快地向核間距R增大的方向移動，直至最終解離成獨立的原子，基態分子也就消失。因此在核間距R0處很容易形成B,C間的粒子數反轉圖(5-33) 準分子的能級結構 壽命：10-13s 壽命：10-8s圖(5

2、-33) 準分子的能級結構準分子：激發態基態 束縛態自由態下能級近似為空，不存在低能級被充滿而終止反轉。準分子躍遷：不是“自終止”型。只要有一定數量準分子存在，反轉就存在，所以容易積累相當數量的粒子數，并有可能獲得較大粒子反轉數和較高能量。(2). 由于基態壽命很短，即使是超短脈沖情況下，基態也可認為是空的，因此準分子體系對產生巨脈沖特別有利。 (3).激光下能級是基態，基本上沒有無輻射損耗。因此量子效率很高，這是準分子激光器可能達到高效率的主要原因。 (4).由于激光下能級的離子迅速離解，因而拉長脈寬和高重復率工作都沒有困難。 (5).由于準分子的熒光光譜為一連續帶，故可做成頻率可調諧器件。

3、 2.準分子激光器的泵浦方式 （1）電子束泵浦 用電子槍產生高能量、快上升時間的電子束脈沖，將電子束射向準分子區，對激活介質進行激發。三種形式： 橫向泵浦：其電子束進行方式與激光光軸方向垂直。 特點：結構簡單、體積小，但是電子束能量利用率低。 縱向泵浦： 其電子束方向與激光光軸平行。 特點：能量利用率得到改善，但需要增加用來對電子束導向的龐大聚束 磁場。 同軸電子束泵浦：組成電子槍的陰極和陽極做成兩個不同直徑的圓筒，陰極外筒均 勻地向內筒陽極發射電子并穿過陽極薄箔向中心會聚。陽極筒內 充滿激活介質，光軸與陽極筒、陰極筒同軸。 特點：有效利用電子束能量。產生泵浦脈沖上升時間快，單脈沖 能量大，可

4、大面積泵浦。但是，要求龐大的電子束源，結 構復雜，造價高，制造難度大。（2）快速放電泵浦快速放電泵浦方式多采用所謂布魯姆萊(Blumlein)電路。 優點：體積小、結構簡單、可高重復頻率工作 5.5.2 自由電子激光器自由電子激光器：把相對論電子束的動能轉變成相干輻射能的裝置工作物質：自由電子束。 和普通激光器的根本區別：輻射不是基于原子、分子或離子的束縛電子能級間 的躍遷。 特點：（1）輸出的激光波長可在相當寬的范圍內連續調諧。 已實現協調范圍:100nm1mm。 （2）工作物質為電子束本身，因此不會出現自聚焦、自擊穿等非線性 光學損傷現象。 （3）具有極高的能量轉換效率，理論上可高達50%

5、。理論：自由電子手機輻射原理 （1）1951年由莫茨提出。 （2）1974年首次在毫米波段實現受激輻射。 （3）1976年在紅外波段實現受激輻射之后，大大推動了對自由電子手 機輻射的進一步研究。5.5.3 化學激光器化學激光器：基于化學反應來建立粒子數反轉而產生受激輻射的一類激光器工作物質：氣體或液體，目前大多數為氣體。 和普通激光器的根本區別：輻射不是基于原子、分子或離子的束縛電子能級間 的躍遷。 特點：（1）將化學能直接轉化成激光。 原則上不需要外加電源或光源作為激發源，利用工作物質本身化 學反應中釋放出來的能量作為激發能。 （2）輸出的激光波長豐富。 工作物質：原來參加化學反應的物質成分，