氣體激光(Gaseous laser)，以氣體為自動(dòng)介質(zhì)的激光中，包含中性原子激光、離子氣體激光、金屬蒸汽激光、分子氣體激光、準(zhǔn)分子激光。

 

分別介紹如下：

　　

1)稀有氣體元素的中性原子激光與離子氣體激光

　　a、中性原子激光

　　中性原子激光與離子氣體激光的差別，在于前者的激光光來自中性原子能階( 如圖二所示氦原子與氖原子能階 )之間的躍遷，后者是離子的能階( 如Ar+,Kr+ )間之躍遷。因此，氬激光(Argon laser)與氬離子激光(Argon ion laser)并不相同，前者的激光光波長屬于紅外線波段，后者則在可見光和紫外線區(qū)。但是，一方面氬激光很少見，另一方面為了便于稱號(hào)，人們常將氬離子激光簡稱為氬激光。不光中文敘說如此，英文文獻(xiàn)亦見此用法，所以在不致混雜的時(shí)候，仍可用氬激光稱號(hào)氬離子激光。中性原子激光中，最常見的是氦氖激光。它的紅光尤其為我們所熟悉。它的光色顯著，所以常用作非可見光激光中的指引光束(Guiding beam)。其優(yōu)越的同調(diào)性及方便的操作條件(只須氣冷、110V的電壓、價(jià)格相對(duì)地低價(jià))，使它廣用于掃描讀碼設(shè)備及全像等。

　　b、離子激光

　　稀有氣體離子激光中，以氬離子激光及氪離子激光為最常見。除了直接使用之外，氬離子激光常以其紫外線及藍(lán)綠光激起染料激光。20W機(jī)型可發(fā)生275.4至1090.0 nm的一些激光光。主要的可見光波長分別是514.5、501.7、496.5、 488.0、476.5、472.7、465.8、457.9、454.5 nm。藍(lán)綠光波段中，最強(qiáng)而最常用的是514.5及488 nm。氪離子激光可發(fā)生337.4至799.3 nm，最強(qiáng)的是647.1 nm，其次為413.1及530.9 nm。產(chǎn)品中，有將氬氣與氪氣混合的機(jī)型。

　

2)金屬蒸汽的中性原子激光與離子激光

　　a、中性原子激光

　　Au,Cu,Ba,Sn,Pb,Zn等金屬的蒸汽，都是中性原子激光的自動(dòng)介質(zhì)。它們的蒸汽中，常混入低壓力的惰性氣體，以提高放電效率。銅蒸汽激光產(chǎn)品可發(fā)生100W以上的綠光(511 nm)及黃光(578 nm)，金蒸汽激光則可得數(shù)十瓦的紅光 (628 nm)。這兩種激光有很多用途，例如血紫質(zhì)衍生物(Hemoporphyrin derivative)吸收光譜的峰值約為628 nm，而癌細(xì)胞能吸收此物質(zhì)。此物質(zhì)受到628 nm的激光光照耀后會(huì)分化，發(fā)生可殺死癌細(xì)胞的物質(zhì)。不過，銅蒸汽激光激起染料激光，也可得到這種光，而不必依托金蒸汽激光。此外，578 nm的激光能夠除去某些胎記，作用優(yōu)于用氬離子激光。

　　b、離子激光

　　金屬蒸汽離子激光中，氦鎘(He-Cd)激光是最主要的，氦硒(He-Se)、氦鋅(He-Zn)等激光為此家族中之成員。氦鎘激光的325 nm紫外線，和441.6 nm藍(lán)光，是最常見的輸出。加上特殊設(shè)計(jì)時(shí)，它可同時(shí)發(fā)生紅光(635.6及636.0 nm)和綠光(533.7及537.8 nm)。它的短波長成分，在信息處理方面很有用。適當(dāng)調(diào)配各波長的輸出，幾乎能夠發(fā)生一切可見光的顏色，因此它的白光激光產(chǎn)品也是有名的。儲(chǔ)存密度及鑒別能力的提高，使它在量度、查驗(yàn)、記載、印刷等方面有許多使用。

　　

3)分子氣體

　　二氧化碳激光和氮?dú)饧す馐亲畛Ｒ姷姆肿託怏w激光，其主要激光光分屬紅外線(10,640 nm)及紫外線(337 nm)。生物組織中的水分會(huì)吸收它的10,640 nm激光光，所以能用于手術(shù)，所需激光光功率約為50W。此外，非金屬材料的加工、金屬表面的熱處理、光譜學(xué)及光化學(xué)研討、環(huán)境遙測(cè)、測(cè)距、激起其他激光、發(fā)生離子體(俗稱電漿；Plasma)等，也都可用二氧化碳激光來進(jìn)行。氮?dú)饧す獾淖贤饩€激光光，合適激起染料激光，及使多種物質(zhì)發(fā)生熒光，而可用于查驗(yàn)及研討工作。其缺陷在于效率及功率均低，每個(gè)脈波的能量大約只有10mJ，平均功率約為數(shù)百mW。

　　

4)準(zhǔn)分子(Excimer)激光

　　準(zhǔn)分子一詞的本意，是「兩個(gè)同種原子組成，而只存在于受激態(tài)的分子」，如稀有氣體分子He2、Ar2、Xe2等；其英文原名為 Excited Dimer 組合成的術(shù)語?，F(xiàn)在現(xiàn)已將它的適用范圍放寬，以包含「不存在于基態(tài)，只以受激態(tài)出現(xiàn)的任何雙原子分子(有時(shí)還包含三原子分子)」。重要的準(zhǔn)分子激光，以稀有氣體的鹵化物為自動(dòng)介質(zhì)，如ArF, KrF, XeF, KrCl, XeCl等。因?yàn)槭芗B(tài)常以星號(hào)(*)上標(biāo)表示，所以有些數(shù)據(jù)上寫成ArF*等。準(zhǔn)分子不會(huì)天然出現(xiàn)，而是在氣體混合物中放電時(shí)形成的。此外，用電子束碰擊，或在導(dǎo)波管型設(shè)備中以微波激起，也都能夠形成準(zhǔn)分子。它的激光光來自準(zhǔn)分子解離成原子的電子躍遷，所以其激光光屬紫外線，使用于精細(xì)蝕刻(如電路制程)、化學(xué)蒸著(Chemical vapor deposition)、化學(xué)反應(yīng)研討及醫(yī)療上的用途較多。這些使用中，有的是以準(zhǔn)分子激光激起可變頻激光之后進(jìn)行的。產(chǎn)品以ArF, KrF, XeCl, XeF等準(zhǔn)分子居多，激光光頻率分別是193、249、308、350 nm。