染料雷射器

染料雷射器（Dye laser），是使用有機染料作為雷射介質的雷射，通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態的雷射介質，染料雷射器通常可以用於更廣泛的波長範圍內。由於有寬闊的頻寬，使得它們特別適合於可調諧雷射器和脈衝雷射器。

基本介紹

• 中文名：染料雷射器
• 外文名：Dye laser
• 領域：光學

簡介

染料雷射器（Dye laser），是使用有機染料作為雷射介質的雷射，通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態的雷射介質，染料雷射器通常可以用於更廣泛的波長範圍內。由於有寬闊的頻寬，使得它們特別適合於可調諧雷射器和脈衝雷射器。

染料雷射器是由彼得·索羅金（Peter P. Sorokin）和弗里茲·彼得·薛弗（Fritz Peter Schäfer）（及其同事）在1966年分別獨立發現的。

除了通常的液體狀態，染料雷射器也可以作為固態染料雷射器（SSDL）。SSDL使用染料摻雜有機介質的作為增益介質。

套用

染料雷射器用途非常多。除了公認的波長敏捷能力之外，這些雷射還可以提供非常大的的脈衝能量或非常高的平均功率。

脈衝雷射器

雷射器可以在連續或脈衝模式工作。當光脈衝的速率小於雷射器的空腔壽命時，稱作脈衝雷射器。一些工作介質不能承受連續的泵浦，所以只能以脈衝方式工作。當雷射器以脈衝方式工作時，會在瞬間釋放巨大能量，使金屬材料局部蒸發，從而完成打孔，切割等工作。如果採用連續工作方式，由於熱傳導，使得加工難以進行。

脈衝產生方式

Q開關方式

在Q-開關，粒子數反轉被引入內部的諧振器（即Q開關），該效應能造成品質因數的減少，即所謂“Q空腔”。然後，存儲在雷射介質中的泵浦能量接近水平後，迅速除去引入的損失機制（通常是電或聲光元件），增益介質中存儲的能量瞬間釋放，產生高的峰值功率。

鎖模方式

A模式鎖定雷射器在幾十皮秒至小於10飛秒的時間內按順序發射極短的脈衝。這些脈衝需要在一個往返行程包含的諧振器之間的反射鏡的中完成。如此短的時間內，脈衝的時間由於傅立葉限制（也稱為能量-時間不確定性），具有在一個相當大的頻寬的頻譜擴展。因此，這樣的增益介質必須有足夠廣泛，以擴大這些頻率的增益頻寬。一個合適的材料的一個例子是人工生長的摻鈦藍寶石（Ti：藍寶石），它具有很寬的增益頻寬，因此可以產生只有幾飛秒的持續時間的脈衝。

這種鎖模雷射器是科學上的通用工具，能夠最大限度地發揮非線性光學材料的效應（例如，產生二次諧波，研究過程發生在極短的時間尺度（飛秒物理，飛秒化學和超快科學）下變頻，光參量振盪器等）

脈衝泵浦方式

實現脈衝雷射操作的另一種方法，是泵浦源本身是脈衝。如閃光燈，或其他脈衝雷射。在歷史上使用的染料雷射器的染料分子粒子翻轉的壽命很短，需要高能量，快速脈衝泵浦。使用閃光燈時，一般使用大電容來產生強烈的閃光。這些雷射器有準分子雷射器，銅蒸氣雷射器等。他們不能運行在連續模式。

有機化合物

有機化合物（德語：Organische Verbindung；英語：organic compound、organic chemical），簡稱有機物，是含碳化合物，但是碳氧化物（如一氧化碳、二氧化碳）、碳酸、碳酸鹽、碳酸氫鹽、氰化物、硫氰化物、氰酸鹽、金屬碳化物（如電石）等除外。有機化合物有時也可被定義為碳氫化合物及其衍生物的總稱。有機物是生命產生的物質基礎，例如生命的起源——胺基酸即為一有機化合物。

染料

染料是有顏色的物質但有顏色的物質並不一定是染料。作為染整工業基礎，必須能夠使一定顏色附著在纖維上。且不易脫落、變色。染料通常溶於水中，一部分的染料需要媒染劑使染料能黏著於纖維上。

染料和色素吸收部分波長的光，所以看起來帶有顏色。與染料比較，色素並不溶於水中，亦不會附著於其他物質上。

考古資料顯示，染色技術於印度和中東已有超過五千年歷史。當時的染料從動植物或礦物質而來，甚少經過處理。大多數染料來自植物界（如植物的根、莓類、樹皮、葉子和木料等），但此類染料甚少被廣泛用於商業上。

第一種人造的有機染料苯胺紫（mauveine）由威廉·珀金（William Henry Perkin）於一八五六年發明。其後共有上千種染料被發明出來。