Abstract
二氧化碳波導雷射由於長度短、可調頻率寬廣而且具有良好的功率輸出，基頻帶雷射已被廣泛地應用於遠紅外光雷射的激發光泵和分子吸收光譜的雷射光源。欲增加可利用之頻譜不外使用同位素二氧化碳或激發非基頻帶雷射譜線，本論文成功地研究觀測二氧化碳波導雷射亦可放射相當數目的序頻帶譜線。由於序頻帶的增益係數遠小於基頻帶的增益係數，正常的情況下二氧化碳雷射只產生基頻帶譜線，我們利用一段波導管當做熱二氧化碳吸收室，放置於雷射腔內，抑制基頻帶譜線的產生而得到序頻帶雷射。在本論文裡研究了兩種波導雷射；一以石英管為波導管，另一以氧化鋁管為波導管。石英波導雷射共產生58 條序頻帶譜線， 9.4μｍ序頻帶比10.4μｍ序頻帶有較多的譜線和較高的輸出功率，大部份譜線的輸出功率大於1 瓦，最大可至2.5 瓦，與對應的基頻帶譜線相較可達其40% 的功率輸出。氧化鋁波導雷射在10.4μｍ序頻帶有36 條譜線，輸出功率約石英波導雷射的兩倍，最大輸出功率達4 瓦，但是在9.4μｍ序頻帶幾乎不產生雷射。上述雷射可選譜線可調頻率，譜線的選擇決定於光柵的入射角，利用壓電陶瓷變化雷射腔的長度則可掃描頻率，實驗量測大部份譜線的可調頻率範圍受限於雷射腔的自由頻譜區域(free spectral range)。同時我們也做了一些實驗比較和討論混合氣体比例、放電氣壓、放電電流和冷卻水溫度對雷射輸出功率的影響。最後利用石英波導雷射觀測甲醇和重水的雷射吸收光譜，我們新發現四條可被甲醇吸收的序頻帶譜線和三條可被重水吸收的序頻帶譜線，這些譜線將可能是很有效的光泵光源，用來激發遠紅外光雷射。