離子激光器是以氣態(tài)離子的不同激發(fā)態(tài)之間的激發(fā)躍遷進(jìn)行工作的氣體激光器。氬離子(Ar^＋)激光器是最常見的離子激光器。Ar^＋激光器的激光譜線很豐富，主要分布在藍(lán)綠光區(qū)，其中，以0.4880mm藍(lán)光和0.5145mm綠光兩條譜線最強(qiáng)。Ar^＋激光器既可以連續(xù)工作，又可以脈沖狀態(tài)運轉(zhuǎn)。連續(xù)功率一般為幾瓦到幾十瓦，高者可達(dá)一百多瓦，是目前在可見光區(qū)連續(xù)輸出功率最高的氣體激光器。它已廣泛應(yīng)用于全息照相、信息處理、光譜分析及醫(yī)療和工業(yè)加工等許多領(lǐng)域。

1. Ar^＋激光器的結(jié)構(gòu)

Ar^＋激光器一般由放電管、諧振腔、軸向磁場和回氣管等幾部分組成。

圖1 分段石墨結(jié)構(gòu)Ar^＋激光器示意圖#p#分頁標(biāo)題#e#

1．石墨陽極  2．石墨片 3．石英環(huán)  4．水冷套  5．放電毛細(xì)管  6．陰極  7．保熱屏  8．加熱燈絲

9．布氏窗  10．磁場  11．貯氣瓶  12．電磁真空充氣閥  13．鎮(zhèn)氣瓶  14．波紋管  15．氣壓檢測器

Ar^＋激光器最關(guān)鍵的部件是放電毛細(xì)管。由于Ar^＋激光器的工作電流密度高達(dá)數(shù)百安培／厘米²，放電管壁溫度往往在1000℃#p#分頁標(biāo)題#e#以上，所以放電毛細(xì)管必須采用耐高溫、導(dǎo)熱性能好、氣體消除速率低的材料制作，如石英管、氧化鈹陶瓷管、分段石墨管等。其中，氧化鈹陶瓷是性能優(yōu)良的較理想材料，但它有劇毒，影響了應(yīng)用。目前廣泛采用的是高純致密石墨。由于石墨是良導(dǎo)體，所以為了維持放電，石墨放電管必須采用分段結(jié)構(gòu)，如圖1所示。整個結(jié)構(gòu)置于有水冷套的石英管內(nèi)，兩端分別為提供電子發(fā)射的陰極和收集電子的石墨陽極。為了能提供大的發(fā)射電流，通常采用間熱式鋇鎢陰極。

為了使Ar^＋激光器穩(wěn)定工作，Ar^＋激光器中應(yīng)設(shè)置有回氣管。這是因為在大電流密度、低氣壓放電中，存在嚴(yán)重的氣體泵浦效應(yīng)，即放電管內(nèi)的氣體會被從一端抽運到另一端，造成兩端氣壓不均勻，嚴(yán)重時還會造成激光猝滅現(xiàn)象。在放電管外設(shè)置回氣管后，依靠氣體的擴(kuò)散作用，即可減小管內(nèi)氣壓差。

為了提高Ar^＋激光器的輸出功率和壽命，一般都要加一個強(qiáng)度為幾百到一千高斯的軸向磁場，該磁場是由套在放電管外面的螺旋管產(chǎn)生的。實驗證明，軸向磁場的加入，可以提高輸出功率1~2倍。