激光器原理圖?分子氣體激光器利用分子的振動一轉動能級之間的躍遷第一類分子激光器是振動一轉動激光器它利用同一電子态(基态)的不同振動态的轉動能級之間的躍遷，振蕩波長在中紅外或遠紅外波段(5-300 m)第二類分子激光器是電子—振動激光器，我來為大家講解一下關于激光器原理圖?跟着小編一起來看一看吧!

激光器原理圖

分子氣體激光器利用分子的振動一轉動能級之間的躍遷。第一類分子激光器是振動一轉動激光器。它利用同一電子态(基态)的不同振動态的轉動能級之間的躍遷，振蕩波長在中紅外或遠紅外波段(5-300 m)。第二類分子激光器是電子—振動激光器。

CO2激光器是振動—轉動分子激光器的代表。它的工作氣體是CO2,N2和He的混合物。原子裡的電子保留在基态，激光躍遷發生在CO2的不同振動态的兩個轉動能級之間。CO2激光器效率高,輸出能量大,功率高。

可能的躍遷：

根據波函數對稱性的要求，在電子基态上的振動和轉動波函數應具有相同的對稱性：對稱振動的波函數是對稱的，彎曲振動和反對稱振動的波函數是反對稱的。J為偶數的轉動态的波函數是對稱的，J為奇數的轉動态的波函數是反對稱的。因此，在0001能級上，J為偶數的轉動能級是空的，在1000能級上，J為奇數的轉動能級是空的。

對CO2分子講，在每一個振動能級上，不是所有J值的轉動能級都存在。在CO2分子中，Q支是禁戒的，隻有P支和R支是非禁戒的。P(20)指的是從上能級J=19到下能級J=20的躍遷；R(20)指的是從上能級J=21到下能級J=20的躍遷

與這類過程相對應的電子碰撞截面非常大。當電子能量為0.3eV時，峰值截面為510-10cm2。受到電子碰撞後被激發到高振動激發态的CO2分子中的很大一部分将通過振動模與振動模之間的能量交換（V-V遲豫），從激發态沿着能量階梯躍落下來，很容易被長壽命的0001能級收集。

• N₂分子的共振能量轉移：

電子碰撞激發N₂的振動能級的總截面很大。這些被激發的很大一部分分子将被u=1的能級所收集。N₂的u=1能級與CO₂的00⁰1能級僅相差18cm^-1(≈2.5´10^-3eV)，因此，N₂與CO₂的基态分子發生碰撞時，N₂将激發能量轉移給CO₂分子，使之激發到00⁰1能級；這個過程可表示為：

N₂(u=1) CO₂(00⁰1)®N₂(u=0) CO₂(00⁰1)-2.5´10^-3eV

因此，通過N₂分子的近共振能量轉移來泵浦00⁰1能級是很有效的過程。

N₂是CO₂激光器中的能量轉移氣體。當E/N=2．6´10^-16Vcm²時，輸入電功率的大部分被用于激發00⁰1能級。所以說CO₂激光器的效率是相當高的。

激光上下能級的壽命和下能級的排空

• CO₂各能級的自然壽命都很長。00⁰1能級的t_s=2´10^-3秒，10⁰0能級的t_s=1.1秒。這是因為，00⁰1®00⁰0是允許的光學躍遷，而10⁰0®00⁰0是禁戒的。這種情況對産生激光振蕩十分不利。
• 在CO₂激光器中有多種氣體成分存在，使不同能級的衰變主要取決于碰撞。
• CO₂分子的01¹0能級能否被盡快排空。實際情況是，01¹0能級使分子到基能級的衰變變慢，它的作用表現為一種瓶頸現象。
• He的存在将對01¹0能級的壽命産生很大影響。He與01¹0能級上的CO₂分子碰撞的結果使01¹0能級的壽命達到t=2×10^-5秒。
• He的存在不僅有助于抽空CO₂分子的激光下能級，滿足實現激光連續振蕩的條件。而且有助于讓放電區的剩餘熱量傳走 。

轉動能級競争

• 不同的振動能級之間的熱平衡速率較小，約為10³秒^-1；而在同一振動态上的不同轉動能級之間的熱平衡速率很大，約為10⁷秒^-1)。于是，處在同一振動态的所有轉動能級上的全部粒子都對具有最高增益的那個轉動能級的激光躍遷有貢獻。
• CO₂分子可以看作是一個“啞鈴”形的剛性轉子。轉動量子數為J的轉動能級上的平衡粒子數為：
• 在CO₂分子的00⁰1能級中，J=21的轉動能級上的粒子數最多。
• CO₂激光器的結構
• CO₂激光器的種類多，應用廣泛。從激光器的結構來看，CO₂激光器可分為 ：
• (1)縱向封離型激光器；(2)縱向流動激光器；(3)橫向流動激光器；(4)橫向激勵高氣壓激光器(TEA)；(5)射頻激勵激光器；（6）波導CO₂激光器；（7）氣動激光器。
• 下次講CO2激光器原理第二節

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