研究生: |
蘇郁凱 Yuh-Kae Sue |
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論文名稱: |
大氣壓橫向放電氮氣雷射的結構最佳化研究 Study on structural optimization for the TEA N2 lasers |
指導教授: |
蕭憲彥
Sen-Yen Shaw |
口試委員: | |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
電機資訊學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering |
論文出版年: | 2004 |
畢業學年度: | 92 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 66 |
中文關鍵詞: | 氮氣雷射 、橫向大氣壓放電 、行波激發 |
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此篇論文描述一個自製的氮氣雷射系統,包含布魯林(Blumlein)泵浦系統以及觸發脈衝電路,藉由改善、調整硬體結構並在一大氣壓下使用橫向激發的方式,產生譜線位於337.1 nm的脈衝輸出。
1963年,Heard[1]首先利用快速放電於氮氣中研究出氮氣雷射,最初因採用縱向激發的方式,輸出功率較低。1965年Leonard[2]和Gerry[3]發展出橫向激發的方式,此後各式各樣的設計紛紛出現。
由於氮氣雷射高能階之生命期遠低於低能階的生命期,居量反轉只能於短時間維持,故為脈衝輸出。但因其瞬間增益甚高,利用脈衝放電裝置,可產生位於紫外光區,尖峰功率甚高的超短脈衝。
製作技術方面,我們以鋁為放電電極以及儲能電容的材料,並以壓克力覆蓋其上,以構成雷射腔管,因在一大氣壓下操作,故腔管不需特別密封。火花隙方面,也以鋁及壓克力而構成,由於整體結構簡單,沒有嚴格的設計限制,在很多方面都可看見其應用。例如工程上用短脈衝雷射訊號來量測距離、半導體的超快光學研究、IC製造的光蝕刻罩膜中應用氮氣雷射做光源,拉曼光譜、光化學、高速照相術、光纖訊號量測等。醫學或是生物學上也有很多應用,例如可當作激發物質產生螢光的光源。環境保護工作中用於探測大氣污染,農業上以雷射培育農作物種子等。而由於染料雷射於紫外光區的寬廣吸收特性,故又可用於染料雷射的泵浦。
本篇論文依序對氮氣雷射能階時率方程式、泵浦系統加以理論分析並製作雷射主體與觸發電路且針對輸出能量、脈衝寬度、輸出功率來量測。
實驗中藉由調整各項硬體結構,以求能獲得最好的輸出能量及功率,經量測可得輸出能量約為550 uJ、脈衝寬度約為1.6 ns以及峰值功率約為340 KW的雷射。
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