[发明专利]一种以空气为介质的紫外激光产生装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种简单的激光产生装置，特别是涉及一种利用空气中的放电输出紫外激光的激光产生装置。

背景技术

激光是一种亮度非常高的新型光源，它给我们的现代生活带来了很大的方便。激光器有气体激光器、固体激光器、染料激光器和半导体激光器等。一般气体激光器都要由由反射镜构成的谐振腔，并在谐振腔内充入各种气体，和在谐振腔中的电极组成。这类气体激光器结构较为复杂，两反射镜必须严格平行，而且现有这类激光器输出的光都在可见光以及红外波段，紫外波段的激光输出大多靠和频(倍频)和其他更为复杂的装置来实现。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构简单到可以在中小学实验室中随时搭建、工作在紫外波段、用于课堂实验演示的以空气为介质的紫外激光产生装置。

本发明是这样来实现的：

本发明提供的以空气为介质的紫外激光产生装置，基本原理如图1所示，包括至少两块极板和一台高压电源，其特征在于：所述的两块极板的一侧边加工成刀口状作为电极，两块极板加工为刀口状的两个侧边相对放置，并且两块极板的刀口之间设置有空隙，所述的高压电源与两块极板的电极相连接。

当两块极板分别接通直流高压电的两极后，在刀口处强电场会将空气击穿，并发生放电现象，击穿放电的过程可以使空气中的氮分子得到激发。在沿刀口的方向上，如果可以形成多个点放电或者连续的击穿放电并造成氮分子的激发，就可以在沿刀口方向上，聚集大量的处于激发态的氮分子，形成一个放大通道。沿此方向，激发分子发出的光得到放大，最终在沿刀口方向上产生激光(图1)。

在上述的技术方案中，为了改善放电的稳定性，还包括电阻，所述的电阻串联在高压电源与第一极板和第二极板的电路中，该电阻为在1-10兆欧姆范围内可调的电阻。

在上述的技术方案中，为了改善放电的稳定性和放电区域的长度，包括一块中间极板，该中间极板的两侧边都加工成刀口状，并平行放置在第一极板和第二块极板中间，高压电源与第一极板和第二极板电连接；如果将第二块电极板与中间极板的刀口轻轻地接触，它们之间形成了放电火花隙，调节第一块极板和第二块极板之间的间距以及电阻大小，当该间距约为1毫米时，可以产生稳定的放电；并实现紫外波段的激光输出。采用了三块极板结构，极大地延长了放电条长度和放电稳定性。

在上述的技术方案中，所述的极板可采用铝板、铜板、等金属材料。该极板厚度约为0.5-1厘米。

在上述的技术方案中，高压电源可以是标准的直流高压电源，物理实验演示用的摩擦起电机或电压实验室的电压可变式高压电源。

本发明的空气激光器与现有激光器相比，具有如下优点：

1.激光介质简单，是无处不在的空气。

2、使用简单，使用中小学实验室中都有的元件和工具。

3、结构简单，体积小，可作中小学课堂实验演示。

4、操作简单，一般中小学生均可操作并进行激光原理演示。

5.实现紫外波段的激光输出。

附图说明

图1是本发明以空气为介质的紫外激光产生装置的基本原理图

图2是本发明以空气为介质的紫外激光产生装置的结构示意图

1-第一极板    3-中间极板  2-放电火花

4-第二极板    5-光束      6-高压直流电源

7-可调电阻    8-刀口

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构进行详细地说明：

实施例1

参考图1，制作本发明的空气激光器，使用了容易加工的铝板作为极板，铝板电极设计成12厘米×4厘米和6厘米×4厘米两种尺寸，厚度为0.5厘米；并把2块铝板的一侧加工成刀口8，制作成第一极板1和第二极板4，并把第一极板1和第二极板4上除刀口外的其它所有锐角都加工成圆弧形，以保证在沿刀口方向的稳定放电。第一极板1和第二极板4平行放置，2块极板刀口之间的距离约为1毫米，高压电源6的输入端分别与第一极板1和第二极板4电连接。高压电源6是电压为3-5千伏的标准直流高压电源。当两块极板分别接通直流高压电的两极后，在刀口8处强电场会将空气击穿，并发生放电火花2，击穿放电的过程可以使空气中的氮分子得到激发。在沿刀口的方向上，如果可以形成多个点放电或者连续的击穿放电并造成氮分子的激发，就可以在沿刀口8的方向上，聚集大量的处于激发态的氮分子，形成一个放大通道。沿此通道方向，激发分子发出的光得到放大，最终在沿刀口方向上产生激光光束5(图1)。

实施例2