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进口氦氖激光器的结构及原理介绍

更新时间:2022-12-27  |  点击率:314
  进口氦氖激光器以氖为工作物质、氦为辅助气体的激光器。氦气起产生激光的媒介和增加激光输出功率的作用,氖气起产生激光的作用。氦氖激光器在可见光区和红外区可产生多种波长的激光谱线,其中主要的有0.6328μm的红光和1.15μm及3.39μm的红外光。氦氖激光器有非常好的方向性和相干性,其结构简单,寿命长,小巧价廉,频率稳定。在印刷工业的电子分色机、激光照排机、激光制版机、全息照片制片和激光印字机以及计算技术、测距(高炮射击模拟),划线(锯木机械),自动控制等方面应用得较多。
  

 

  进口氦氖激光器的结构及原理
  
  1、电子的激发作用。电极D1、D2放电时,从阴极逸出的电子被电场力加速,获得动能。这样的电子流不断与氦、氖原子碰撞,使其能量增高,处于激发态。
  
  2、基态:原子在每一特定温度下,都有一个稳定的能量状态,称为基态。激发态的原子会自发回到基态,同时将多余的能量转化成光子辐射出去。
  
  3、能级:原子能量的增加(或减少),不是爬坡式的渐变,而是阶梯式的跃变。即由一个能态跳到另一能态,稍事停留,再进一步跃迁。这些“阶梯”,在一定条件下,能量值是固定的,称为能级。
  
  原子在特定的两能级间跃迁,辐射的光子频率是固定的。如氖原子从2S能级跃迁到2P能级时,会辐射波长1.15微米的光波(2S、2P为能级符号,不代表能量值)。
  
  纯氖气的这种自发辐射效率极低。因为每个原子所受的碰撞不同,会跃迁到许多不同的能级,2S能级只是其中之一,只有少数原子处于这一状态。其它能级的原子向基态跃迁时,幅射的大都是红外光波。
  
  4、亚稳态:原子在激发态各能级上停留时间大都很短,为-秒(停留时间指原子保持某一能量状态的时间,也叫能级寿命,但也有例外。实验表明,多数气体都存在一个能级,原子在这一能级上停留的时间较长,为-秒,称为亚稳态。这虽是一短暂的时间值,但它却比一般的能级寿命延长了103-106倍。这就使在同一时刻,亚稳态上的原子数要比邻近能级多数十万倍。若使这些原子同时跃迁,释放的能量就很可观了。
  
  5、氦原子的作用:氦原子的亚稳态恰好和氖原子的2S能级很接近(仅差0.04-0.15电子伏)。亚稳态氦原子与基态氖原子碰撞,可直接把氖原子激发到2S能级。这样,就可以在2S能级获得比纯氖时多数十万倍的原子,它们向2P能级跃迁时,辐射光波的能量较纯氖时增加数十万倍。
  
  不过,这种光还不是我们所需要的。因为各原子的辐射方向、相位十分杂乱,有的互相抵消,实际输出的能量并不大,射到某个点(如衍射用的小孔)上的光能就更少了,不能满足实验需要。因此,要进一步放大激光的能量,并把能量集中成一束发射出去。为达到这一目的,激光管内设置了共振腔。