[科普中國]-染料激光器

染料激光器（Dye laser），是使用有機染料作為激光介質(zhì)的激光，通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態(tài)的激光介質(zhì)，染料激光器通?？梢杂糜诟鼜V泛的波長范圍內(nèi)。由于有寬闊的帶寬，使得它們特別適合于可調(diào)諧激光器和脈沖激光器。

簡介染料激光器（Dye laser），是使用有機染料作為激光介質(zhì)的激光，通常是一種液體溶液。相比氣體的和固態(tài)的激光介質(zhì)，染料激光器通常可以用于更廣泛的波長范圍內(nèi)。由于有寬闊的帶寬，使得它們特別適合于可調(diào)諧激光器和脈沖激光器。

染料激光器是由彼得·索羅金（Peter P. Sorokin）和弗里茲·彼得·薛弗（Fritz Peter Sch?fer）（及其同事）在1966年分別獨立發(fā)現(xiàn)的。

除了通常的液體狀態(tài)，染料激光器也可以作為固態(tài)染料激光器（SSDL）。SSDL使用染料摻雜有機介質(zhì)的作為增益介質(zhì)。1

應(yīng)用染料激光器用途非常多。除了公認(rèn)的波長敏捷能力之外，這些激光還可以提供非常大的的脈沖能量或非常高的平均功率。1

脈沖激光器激光器可以在連續(xù)或脈沖模式工作。當(dāng)光脈沖的速率小于激光器的空腔壽命時，稱作脈沖激光器。一些工作介質(zhì)不能承受連續(xù)的泵浦，所以只能以脈沖方式工作。當(dāng)激光器以脈沖方式工作時，會在瞬間釋放巨大能量，使金屬材料局部蒸發(fā)，從而完成打孔，切割等工作。如果采用連續(xù)工作方式，由于熱傳導(dǎo)，使得加工難以進(jìn)行。

脈沖產(chǎn)生方式Q開關(guān)****方式

在Q-開關(guān)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)被引入內(nèi)部的諧振器（即Q開關(guān)），該效應(yīng)能造成品質(zhì)因數(shù)的減少，即所謂“Q空腔”。然后，存儲在激光介質(zhì)中的泵浦能量接近水平后，迅速除去引入的損失機制（通常是電或聲光元件），增益介質(zhì)中存儲的能量瞬間釋放，產(chǎn)生高的峰值功率。

鎖模方式

A模式鎖定激光器在幾十皮秒至小于10飛秒的時間內(nèi)按順序發(fā)射極短的脈沖。這些脈沖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(nèi)，脈沖的時間由于傅立葉限制（也稱為能量-時間不確定性），具有在一個相當(dāng)大的帶寬的頻譜擴展。因此，這樣的增益介質(zhì)必須有足夠廣泛，以擴大這些頻率的增益帶寬。一個合適的材料的一個例子是人工生長的摻鈦藍(lán)寶石（Ti：藍(lán)寶石），它具有很寬的增益帶寬，因此可以產(chǎn)生只有幾飛秒的持續(xù)時間的脈沖。

這種鎖模激光器是科學(xué)上的通用工具，能夠最大限度地發(fā)揮非線性光學(xué)材料的效應(yīng)（例如，產(chǎn)生二次諧波，研究過程發(fā)生在極短的時間尺度（飛秒物理，飛秒化學(xué)和超快科學(xué)）下變頻，光參量振蕩器等）

脈沖泵浦方式

實現(xiàn)脈沖激光操作的另一種方法，是泵浦源本身是脈沖。如閃光燈，或其他脈沖激光。在歷史上使用的染料激光器的染料分子粒子翻轉(zhuǎn)的壽命很短，需要高能量，快速脈沖泵浦。使用閃光燈時，一般使用大電容來產(chǎn)生強烈的閃光。這些激光器有準(zhǔn)分子激光器，銅蒸氣激光器等。他們不能運行在連續(xù)模式。2

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?xì)浠衔锛捌溲苌锏目偡Q。有機物是生命產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，例如生命的起源——氨基酸即為一有機化合物。2

染料染料是有顏色的物質(zhì)但有顏色的物質(zhì)并不一定是染料。作為染整工業(yè)基礎(chǔ)，必須能夠使一定顏色附著在纖維上。且不易脫落、變色。染料通常溶于水中，一部分的染料需要媒染劑使染料能黏著于纖維上。

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，色素并不溶于水中，亦不會附著于其他物質(zhì)上。

考古資料顯示，染色技術(shù)于印度和中東已有超過五千年歷史。當(dāng)時的染料從動植物或礦物質(zhì)而來，甚少經(jīng)過處理。大多數(shù)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于商業(yè)上。

第一種人造的有機染料苯胺紫（mauveine）由威廉·珀金（William Henry Perkin）于一八五六年發(fā)明。其后共有上千種染料被發(fā)明出來。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強 - 高級工程師 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所