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激光筆(Laser pointer),又稱激光指示器,是將半導體激光模組(二極管)設計、加工製成的便攜、手易持握的發射可見激光的筆型發射器。常見的激光指示器有紅光(650-660nm, 635-640nm)、綠光(520-525nm, 532nm)、藍光(445-450nm, 465nm)、藍紫光(405nm)等,功率通常以毫瓦為單位。通常被會報、教學或導賞人員用它來投映一個光點或光柱指向物體。因為激光會傷害到眼睛,可能引致的眼疾包括白內障、視網膜脫落及黃斑點水腫等[1],任何情況下都不應該讓激光直射眼睛。

激光筆的分類

早期的激光筆使用波長為633納米(nm)的氦氖(HeNe)氣體激光,通常用於產生能量不超過1毫瓦的激光束。最便宜的激光筆使用波長接近670/650nm的紅色激光二極管。稍貴的則使用635nm的紅-橙色二極管,這一波長更易於為人眼所識別。也有其他顏色的激光筆,最常見的是波長為532nm的綠光。最近幾年,593.5nm的黃-橙激光筆也開始出現。2005年9月出現了473nm的藍光激光筆。2010年初出現了波長為405nm的藍光(其實是紫光)激光筆。2012年至2013年隨着510/520nm激光二極管的推出,也開始出現510~520nm波長的藍綠色激光筆。

激光筆照射出光點的表觀亮度不光取決於激光的功率和表面反射率,還取決於人眼的色覺。例如,由於人眼對可見光譜中波長為520-570nm的綠光最敏感,對更紅或者更藍的波長敏感性下降,所以相同功率下綠光顯得比其它顏色亮。

紅/紅-橙光

由於有產生該波長的激光二極管,所以其結構最簡單,基本上僅是一個由電池做能源的二極管。紅光激光筆最早出現於1980年代,是龐大笨重的價值數百美元的設備;現在則很小並且很便宜。近些年出現了波長為671nm的二極管泵浦固體激光(DPSS)紅光激光筆。雖然該波長可以用便宜的二極管(用在DVD機內的650nm紅色激光)得到,但是DPSS技術可以產生質量更高,頻段更窄的激光。

黃光

最近市場上出現了波長為593.5nm的黃光激光筆。基於DPSS技術將波長為1064nm和1342nm的兩束激光通過一非線性晶體相加而得到。該過程的複雜使得黃光激光筆不穩定且低效率,隨溫度變化輸出功率在1-10毫瓦,如果過熱或過冷還會發生模式跳躍。這是因為激光筆的尺寸導致無法提供所需的溫度穩定和冷卻部件。另外,大部分593.5nm激光筆工作在脈衝模式下以便採用尺寸和功率較小的泵浦二極管。

綠光

使用波長808nm紅外激光激發非線性晶體,產生1064nm紅外光,再經倍頻產生532nm綠光,屬於半導體泵浦固體激光(DPSS)。

一些綠光激光器工作在脈衝或者准連續模式下來減少冷卻問題,延長電池壽命。

近期宣布的不需要倍頻的綠光激光有着更高的效率,常見的波長有520nm和525nm。

在夜晚即使是低功率的綠光由於大氣分子的瑞利散射[2]也可以看見,這種激光筆常被天文學愛好者們用於指點恆星星座。綠光激光筆可以有多種輸出功率。5mW(三類a)使用起來最安全,並且在較暗照明下也可見,所以為指點目的是不需要更強的功率。

藍光

原來只有經DPSS產生的473nm藍色激光,功率偏低及不穩定。近來,隨着CASIO開發出包含藍色激光二極管(450nm)的混合光源高亮度投影機,功率高達1000mW以上的藍光半導體二極管被大量生產而普及化。

藍紫光

使用波長405nm的藍紫色激光二極管(使用在藍光光碟內),屬於半導體激光,接近紫外光波段,可視度較低,但能激發螢光,具有驗鈔和檢驗化學品作用。

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參考文獻