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氬離子激光器是以惰性氣體氬離子為工作物質(zhì)，在離子能級(jí)間通過受激發(fā)射產(chǎn)生激光的一種典型離子激光器。

氬離子激光器

工作原理

- 在氬離子激光器中，核心部件是充有氬氣的激光管。當(dāng)在激光管的兩個(gè)空心電極之間施加高強(qiáng)度的電流時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧放電，使氬原子發(fā)生電離形成氬離子（Ar⁺）。這些氬離子在高電流密度下被激發(fā)到高能級(jí)狀態(tài)。

- 處于高能級(jí)的氬離子會(huì)向低能級(jí)躍遷，同時(shí)釋放出光子，當(dāng)這些光子在激光諧振腔中來(lái)回反射并不斷被放大，就形成了激光輸出。

激光特點(diǎn)

- 多波長(zhǎng)輸出：氬離子激光器在可見光區(qū)域可發(fā)射多條振蕩譜線，其中以波長(zhǎng)514.5nm（綠色）和488nm（藍(lán)色）的光最強(qiáng)，還有一些相對(duì)較弱的紫外和紅外譜線。

- 高光束質(zhì)量：能夠產(chǎn)生高質(zhì)量的激光束，具有良好的方向性和單色性，這使得它在許多對(duì)光束質(zhì)量要求較高的應(yīng)用中具有優(yōu)勢(shì)。

- 較高功率：是目前在可見光區(qū)域輸出功率較高的一種連續(xù)工作激光器，常見的功率從幾瓦到幾十瓦甚至更高。

應(yīng)用領(lǐng)域

- 科學(xué)研究：在激光光譜學(xué)研究中，可作為高亮度的光源用于研究物質(zhì)的吸收、發(fā)射和散射特性；在生物醫(yī)學(xué)研究中，可用于細(xì)胞成像、熒光激發(fā)等。

- 醫(yī)療領(lǐng)域：因其輸出的激光波長(zhǎng)適合人體組織的吸收，可用于眼科治療，如治療視網(wǎng)膜病變等；還可作為“光刀”用于內(nèi)腔腫瘤治療等。

- 工業(yè)加工：可用于材料的精細(xì)加工，如打孔、切割、焊接等，特別是對(duì)于一些對(duì)加工精度和質(zhì)量要求較高的材料，如半導(dǎo)體材料、金屬材料等。

- 信息處理：可用于激光打印、激光照排等信息處理設(shè)備中，提供高質(zhì)量的激光光源。

設(shè)備構(gòu)造

- 激光管：通常由耐高溫的材料制成，如氧化鈹陶瓷等，以承受高電流放電產(chǎn)生的高溫。激光管的兩端安裝有空心電極，用于產(chǎn)生電弧放電。

- 諧振腔：一般是由兩個(gè)反射鏡組成的簡(jiǎn)單諧振腔，其中一個(gè)反射鏡是全反射鏡，另一個(gè)是部分反射鏡，激光從部分反射鏡輸出。為了選擇特定的激光波長(zhǎng)，諧振腔內(nèi)還可能插入色散棱鏡等光學(xué)元件。

- 冷卻系統(tǒng)：由于高電流放電會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，所以需要冷卻系統(tǒng)來(lái)保持激光管的溫度穩(wěn)定。常見的冷卻方式有水冷和風(fēng)冷，高功率的氬離子激光器通常采用水冷方式。

- 電源系統(tǒng)：為激光管提供高電流、高電壓的電源，以驅(qū)動(dòng)電弧放電。電源系統(tǒng)需要具備穩(wěn)定的輸出性能，以保證激光器的正常工作。

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