八、五采缤纷

提出气体激光器理论的是前苏联科学家，发明气体激光器的则是美国科学家。它的发展极快，在可见区域已经可以产生几千种波长，或者说几千种颜色的光，用“五彩缤纷”来形容它们实在显得太不够了。

这类激光器和大家看到的霓虹广告灯有相近的地方：都有发出各种色彩的光的放电管；用的电源也和霓虹灯电源十分相近，有的甚至可以直接用霓虹灯电源。但是激光放电管的形状不象霓虹广告灯那样千姿百态，几乎都象

日光灯管那样笔直细长。它和霓虹灯的最大差别是：激光放电管两端各贴有一块反射镜，两埠镜面保持平行，这跟红宝石两端的镜面作用一样，也称为光学谐振腔；还有，给霓虹灯灌注什么气体取决于要它发什么颜色的光；而选激光气体时却要看它能产生什么样波长的激光振荡。

气体激光器的激励源就是电源，一般是几千伏到几万伏的高压电源。加上高压电后，放电管内的稀薄气体放电，在放电中，游离电子从电源获得能量，速度加快，然后在相互碰撞中使工作物质中的原子或离子受到激发而产生激光。

如按红、橙、黄，绿、青、蓝、紫的次序来说，首先要提到氦氖激光器。它出现于 1961 年，是目前使用最普遍的一种激光器。

普遍的氦氖激光器的放电管大概和我们常用的 12 瓦日光灯管一样长、40 瓦日光灯管那样粗，从管外望进去看得到里面有一个大的铝阴极筒，管外两端是光学反射镜，管内抽真空后，充入千分之几个大气压的氦氖混合气体。电源接通后，电极之间产生放电，发出含有很多不同波长的自发辐射光，它们合在一起看起来呈鲜红色，和普通霓虹一样，但最终输出的激光却是单一的波长为 0.6326 微米的橘红色光。两种光的颜色很相近，但明亮程度相差很大。

这种小功率激光器是连续工作的，一般用于指向、准直、测量，工作方式和用途与大功率脉冲固体激光器不一样。它的激光功率约 1 毫瓦，手电筒

里电珠的发光功率也比它大得多。然而，它的光线集中在不到 1 毫米直径的一条细线内，和同样粗细的一束太阳光相比强得多，肉眼不能正视它发出的光束，否则有瞎眼的危险。所以激光器上贴有警告标志：“不可直视！”

氦氖激光器有许多品种。最大的“大哥”长 6 米，输出激光功率 1 瓦， 可以把卡片烧个洞，这在连续工作的可见激光中已经很了不起了。最小的“小弟”可以放在手掌之中，它发的光也同样比太阳光还亮。

能产生红色激光的气体有 10 多种，如果连暗红色也算进去的话，则有

20 多种。大家熟悉的金子、银子，它们的蒸气也能产生红激光；金蒸气能产生橘红和暗红的激光，银蒸气能产生深红的激光。

金子、银子会产生激光，可以算是一件趣闻。不过，要使它们产生激光， 比用稀有气体难一点；放电管是陶瓷做的，用电热丝加热到很高的温度，使管里放着的金粒或银粒蒸发成气体状态。下面提到的金属蒸气激光器都需要这种加热装置，只是不同的金属加热温度不相同罢了。

能产生黄、橙色激光的气体也有 20 多种，人们熟悉的有一氧化碳以及水银、铜、锌的蒸气。比较重要的是氙离子、氪离子产生的黄色激光，都比氦氖产生的红色激光，功率强千百倍。

产生绿色激光的气体激光器也有许多种。鹤立鸡群的是氩离子激光器， 它的自发辐射光呈蓝紫光，能产生非常强的绿色激光，光色异常美丽。有趣的是，如果需要的话，还可以叫它发出纯净、洁亮的蓝色激光，比蓝宝石的光彩还要好看。氩离子激光器发射的激光是迄今为止，连续可见光激光器中功率最大的一种，被誉为“光子炮”。一般常用的氩离子激光器能发几瓦至十几瓦功率的激光，用于大屏幕彩色电视、水下电视和科学研究等方面。

大型的氩离子激光器输出功率达二三百瓦，比氦氖激光器强千万倍，但它消耗的能量非常大，工作电流一般要几十安培，消耗电功率几万瓦。工作时，放电管亮得象电弧那样耀眼。由于整套装置体积太大，使用起来不如氦

氖激光器那样方便。

能发蓝紫色激光的，要算氦镉激光器，它的工作物质是镉蒸气。镉蒸气是一种剧毒的金属蒸气，它产生的激光是波长为 0.4416 微米，混合成比珠光更美的白色激光。

如果需要紫色激光，可用氩、氪、氙气的离子来产生。

有一种用途很广的氢分子脉冲激光器，产生的是紫外激光，波长 0.337 微米。它发光时间非常短，不到一亿分之一秒，要用灵敏度极高的快速示波器和探测器才能测量它的各种特性。这种激光肉眼是看不见的，只能通过间接观察法证明它是否存在，方法是让它照射在一张白纸或一块白布上，白色的表面经它一照射，会发出蓝色的荧光。

氮分子激光可用于高速照相、光化学反应、医疗等方面，还可以作为其他激光器的“光泵”。氮分子脉冲激光器做起来比较简单，国外把它叫做业余爱好者激光器；只需要一块印刷电路板，几条有机玻璃就可以制造出一架激光器来。它可以用纯氮作为工作物质。没有纯氮，空气也行，因为空气中五分之四是氮气。