לייזר חנקן הוא לייזר הפולט קרינה בתחום ספקטרום האולטרא-סגול, באורך גל של 337.1 ננומטר.

למרות נחיתותו לעומת לייזר האקסימר (ראה סעיף 6.1.8), לייזר החנקן הוא לייזר זול ופשוט, ולכן רבים שימושיו.

לייזר החנקן פותח לראשונה בשנת 1963, על ידי H. G. Heard, והוא מצוי כמוצר מסחרי החל משנת 1972.

פעולת הלזירה:

התווך הפעיל בלייזר חנקן הוא גאז חנקן בלחצים בתחום: 20 טור עד 1 אטמוספירה.

קיימים לייזרים בהם הגאז בלייזר נמצא בזרימה, ואחרים בהם הוא חתום בתוך שפופרת.

כמו רוב הלייזרים הגאזיים, לייזר חנקן מבוסס על מעברי אנרגיה בין רמות ויברציה, והוא מעורר בצורה חשמלית. רמות האנרגיה של לייזר חנקן מתוארות באיור 6.8.

איור 6.8: רמות האנרגיה של לייזר חנקן

עירור הגאז מבוצע באמצעות פולס קצר של מתח גבוה.

פולס המתח הגבוה (20-40 קילוולט), שמישכו קצר ביותר (10 ננושניות), יוצר התפרקות חשמלית.

התפרקות זו יוצרת היפוך אוכלוסייה רגעי, שכתוצאה ממנו נוצר תהליך לזירה המסתים בעצמו בפרק זמן קצר (מסדר גודל של ננושניות).

לא ניתן להפעיל לייזר חנקן כך שהקרינה תיפלט ממנו בצורה רציפה, מכיוון שזמן מחצית החיים של רמת הלזירה העליונה שלו הוא כ- 40 ננושניות, בעוד שזמן מחצית החיים של רמת הלזירה התחתונה הוא כ- 10 מיקרושניות.

שאלה 6.1:

הסבר מדוע תנאי זה מגביל את הלזירה בלייזר חנקן לפולסים.

הגברת התווך הפעיל בלייזר חנקן היא גבוהה ביותר (50dB/m) (^{הערה *}) , ולכן מספיק תווך פעיל באורך של כ1- מטר לקבלת קרינת לייזר ללא מראות קצה כלל.

מעשית, שמים מראה מחזירה בקצה אחד, ומקבלים את הקרינה הנפלטת לכיוון השני בלבד.