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進(jìn)口氦氖激光器的結(jié)構(gòu)及原理介紹

更新時(shí)間:2022-12-27  |  點(diǎn)擊率:811
  進(jìn)口氦氖激光器以氖為工作物質(zhì)、氦為輔助氣體的激光器。氦氣起產(chǎn)生激光的媒介和增加激光輸出功率的作用,氖氣起產(chǎn)生激光的作用。氦氖激光器在可見光區(qū)和紅外區(qū)可產(chǎn)生多種波長的激光譜線,其中主要的有0.6328μm的紅光和1.15μm及3.39μm的紅外光。氦氖激光器有非常好的方向性和相干性,其結(jié)構(gòu)簡單,壽命長,小巧價(jià)廉,頻率穩(wěn)定。在印刷工業(yè)的電子分色機(jī)、激光照排機(jī)、激光制版機(jī)、全息照片制片和激光印字機(jī)以及計(jì)算技術(shù)、測(cè)距(高炮射擊模擬),劃線(鋸木機(jī)械),自動(dòng)控制等方面應(yīng)用得較多。
  

 

  進(jìn)口氦氖激光器的結(jié)構(gòu)及原理
  
  1、電子的激發(fā)作用。電極D1、D2放電時(shí),從陰極逸出的電子被電場(chǎng)力加速,獲得動(dòng)能。這樣的電子流不斷與氦、氖原子碰撞,使其能量增高,處于激發(fā)態(tài)。
  
  2、基態(tài):原子在每一特定溫度下,都有一個(gè)穩(wěn)定的能量狀態(tài),稱為基態(tài)。激發(fā)態(tài)的原子會(huì)自發(fā)回到基態(tài),同時(shí)將多余的能量轉(zhuǎn)化成光子輻射出去。
  
  3、能級(jí):原子能量的增加(或減少),不是爬坡式的漸變,而是階梯式的躍變。即由一個(gè)能態(tài)跳到另一能態(tài),稍事停留,再進(jìn)一步躍遷。這些“階梯”,在一定條件下,能量值是固定的,稱為能級(jí)。
  
  原子在特定的兩能級(jí)間躍遷,輻射的光子頻率是固定的。如氖原子從2S能級(jí)躍遷到2P能級(jí)時(shí),會(huì)輻射波長1.15微米的光波(2S、2P為能級(jí)符號(hào),不代表能量值)。
  
  純氖氣的這種自發(fā)輻射效率極低。因?yàn)槊總€(gè)原子所受的碰撞不同,會(huì)躍遷到許多不同的能級(jí),2S能級(jí)只是其中之一,只有少數(shù)原子處于這一狀態(tài)。其它能級(jí)的原子向基態(tài)躍遷時(shí),幅射的大都是紅外光波。
  
  4、亞穩(wěn)態(tài):原子在激發(fā)態(tài)各能級(jí)上停留時(shí)間大都很短,為-秒(停留時(shí)間指原子保持某一能量狀態(tài)的時(shí)間,也叫能級(jí)壽命,但也有例外。實(shí)驗(yàn)表明,多數(shù)氣體都存在一個(gè)能級(jí),原子在這一能級(jí)上停留的時(shí)間較長,為-秒,稱為亞穩(wěn)態(tài)。這雖是一短暫的時(shí)間值,但它卻比一般的能級(jí)壽命延長了103-106倍。這就使在同一時(shí)刻,亞穩(wěn)態(tài)上的原子數(shù)要比鄰近能級(jí)多數(shù)十萬倍。若使這些原子同時(shí)躍遷,釋放的能量就很可觀了。
  
  5、氦原子的作用:氦原子的亞穩(wěn)態(tài)恰好和氖原子的2S能級(jí)很接近(僅差0.04-0.15電子伏)。亞穩(wěn)態(tài)氦原子與基態(tài)氖原子碰撞,可直接把氖原子激發(fā)到2S能級(jí)。這樣,就可以在2S能級(jí)獲得比純氖時(shí)多數(shù)十萬倍的原子,它們向2P能級(jí)躍遷時(shí),輻射光波的能量較純氖時(shí)增加數(shù)十萬倍。
  
  不過,這種光還不是我們所需要的。因?yàn)楦髟拥妮椛浞较颉⑾辔皇蛛s亂,有的互相抵消,實(shí)際輸出的能量并不大,射到某個(gè)點(diǎn)(如衍射用的小孔)上的光能就更少了,不能滿足實(shí)驗(yàn)需要。因此,要進(jìn)一步放大激光的能量,并把能量集中成一束發(fā)射出去。為達(dá)到這一目的,激光管內(nèi)設(shè)置了共振腔。
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