氮分子雷射器

氮分子雷射器

英文：Nitrogen laser

LASER：是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各單詞頭一個字母組成的縮寫詞。意思是"通過受激發射光擴大"。雷射的英文全名已經完全表達了製造雷射的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森的建議，將“光受激發射”，簡稱：“雷射”。
氮分子雷射器於1963年發明，它是一種以氮氣為主要工作材料的雷射發射裝置，屬於脈衝雷射（間歇性工作）。氮分子雷射器的發射帶在UV（紫外）波段，主要是337.1nm 、357.7 nm、315.9 nm。

套用

氮分子雷射器是一種重要的近紫外相干光源。它的輸出峰值功率高（Peak power__45 kW ），脈衝持續時間短（<3.5 ns），而且結構簡單，製造容易，因此受到人

們的廣泛重視。它可以作為有機染料雷射器的泵浦光源，可以獲得從近紅外到近紫外的連續可調雷射輸出，是雷射喇曼光譜儀的一種理想光源。此外，氮雷射器在雷射分離同位素、螢光診斷、超高速攝影、污染檢測以及醫療衛生、農業育種等方面也得到廣泛套用。由於其短波長更易聚焦得到小光斑，因此被用於加工亞微米量級的元件了，例如光掩模、複雜的積體電路、薄膜電阻的生產。

組成結構

氮分子雷射器的組成主要包括：電源、傳輸線、儲能電容器、雷射腔、充電電感、火花間隙開關。布置結構如左圖所示。這

是一個工作在大氣環境下的建議氮分子雷射器的結構圖。工作介質為空氣中含量約占78%的氮氣，通過火花間隙的過壓觸發氮原子躍遷，其脈衝可短至納秒(ns=10-12s)量級，氮分子雷射器工作需要很陡脈衝，所以作為雷射電容就需要有非常快的放電速度，才能使粒子數反轉——這是一種氣體放電激勵方式。而左圖的雷射器使用了相對的金屬板，是可以達到氮分子雷射器的要求的瞬間放電。

自製DIY

氮分子光器不僅作為一種常用的工業雷射光源，而且由於它結構簡單，最重要是的，它是用空氣中廣泛存在氮氣作為雷射材

料，也是一個適合個人DIY的好項目。DIY氮分子雷射器，用料簡單（各大超市均可以買到），做作容易。左圖是兩台自製氮分子雷射器的工作圖。可以看到完美的雷射形成通道，和激發的螢光光斑。
PS，由於紫外光是不可見光，即使強度再大也是看不到的，但是由於紫外線可以誘發螢光，接收屏就是可以用一張塗有螢光顏料的紙，那么紫外光就可以被“看到了”。
PSS.雖然是最簡單的雷射器，但是由於使用到高壓電源，需要用一定高壓試驗經驗的愛好者製作。
雷射電容的製作

雷射電容是存儲能量，引發雷射的重要元件，但是也有最簡單，效果最好的製作方法：

電極材料用燒烤用的鋁箔，絕緣介質可以在文具店買到投影膠片，A3大小的最合適。這樣就可以按照原理圖製作成為很廉價的雷射電容。當然整體布置可以參考拋物線設計，依照拋物線的幾何結構，在拋物線焦點位置設定火花開關可以讓電流更好的會聚，從而得到最好的效果。
充電電感的製作

使用一條不長的漆包線既可以製作，這個元件要求不高。它起到

在充電過程向電容2充電，在放電過程，阻止電容2的電流從上面流過，而從通過橫向電極通過。
橫向電極的結構

這是形成雷射重要部件，形狀見左圖，這是由兩塊相對金屬板（鋁較好）組成，要保證平行，而且要與電容接觸良好，因為

在放電瞬間，將會有KA級別甚至更高的電流流過。

染料雷射。

使用氮分子雷射器同樣激發染料雷射。燃料中原子的外層電子躍遷到較高能級，然後又躍遷返回基態或較低能級，同時發射

出與原激發波長相同或不同的發射即為原子螢光。原子螢光是光致發光，也是二次發光。當激發光源停止照射之後，再發射過程立即停止。
同樣這個染料雷射的過程依舊可以DIY實現，染料來源也是非常方便，在文具店買上一根綠色或者桔黃色螢光筆（綠色的最好，螢光物質給得多）把筆芯取出來，將其中的螢光墨水，注入於一個長方體透明小盒子裡就得到一個很方便的染料盒了。會聚後的泵浦雷射（紫外雷射337.1nm）打到染料上，

就會激發染料雷射橫向射出。