每日科技名詞｜化學雷射
2020-12-02 純淨資溪定義：由化學反應導致發光物質的激發和粒子數反轉，從而產生連續波或脈衝的雷射發射。
學科：化學_物理化學_光化學
相關名詞：激發態 躍遷概率 雷射器
來源：全國科學技術名詞審定委員會
圖片來源：視覺中國
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化學雷射就是通過化學反應，直接產生非玻爾茲曼分布（Boltzmann distribution）的激發態工作粒子（原子、分子、自由基等），構成粒子數反轉而得到的雷射。換言之，指激活介質的粒子數反轉是通過化學反應的熱效應，把能量轉變為粒子的振動能和轉動能而實現的雷射系統。產生化學雷射必須具備的條件是：1.化學反應中一定要釋放出能量，這是化學雷射的能源；2.化學反應所釋放的能量要能轉化為反應產物分子的熱力學能，使其形成激發態粒子；3.要求化學反應達到特定能級的反應速率快，使生成的激發態粒子不致在發生雷射之前，由於自發輻射衰減或分子間碰撞傳能而消耗掉，這樣才能保證達到上、下能級粒子數的反轉；4.要求激發態粒子自發輻射的壽命極短，有足夠的躍遷概率。
第一臺化學雷射器是氯化氫化學雷射器，是1965年由美國加州大學伯克利分校的卡斯珀（J.Kasper）與他導師皮門特爾（G.Pimentel）共同研製的，他們利用光引發氫氣和氯氣的混合氣體爆炸而獲得雷射。
20世紀70年代，雷射技術已用於工業加工，當時主要用CO2雷射器和釹玻璃雷射器，它們的能源都是電能，操作比較簡單。化學雷射器的操作比較複雜，但可產生高功率雷射。化學雷射器的放大性能好，可放大至幾十萬甚至百萬瓦以上，所以可以用來切割鋼板、鋁板等。另外，氧碘化學雷射的波長為1.315微米，很適合用於光纖傳輸，便於遠距離操作，如利用氧碘化學雷射器對核反應堆進行檢修和拆除等。
化學雷射利用化學反應釋放的能量而產生雷射，不受電源的限制，可以製備成由飛機運載的機載雷射器，或製備成由衛星運載的星載雷射器，以及其他高功率的車載、艦載雷射器等，因此，化學雷射器在軍事工業上備受重視。
責任編輯：賀治瑞
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