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氦氖激光器
1．氦氖激光器的結(jié)構(gòu)
氦氖（He-Ne）激光器的結(jié)構(gòu)一般由放電管和光學(xué)諧振腔所組成。激光管的中心是一根毛細(xì)玻璃管，稱作放電管（直徑為1mm左右）；外套為儲(chǔ)氣部分（直徑約45mm）；A是鎢棒，作為陽(yáng)極；K是鉬或鋁制成的圓筒，作為陰極。殼的兩端貼有兩塊與放電管垂直并相互平行的反射鏡，構(gòu)成平凹諧振腔。兩個(gè)鏡版都鍍以多層介質(zhì)膜，一個(gè)是全反射鏡，通常鍍17層膜。交替地真空蒸氟化鎂（MgF2與硫化鋅（ZnS）。另一鏡作為輸出鏡，通常鍍7層或9層膜（由最佳透過(guò)率決定）。毛細(xì)管內(nèi)充入總氣壓約為2Torr（托）的He、Ne混合氣體
2、，其混合氣壓比為5：1－7：1左右。內(nèi)腔管結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，所以應(yīng)用比較廣泛。但有時(shí)為了特殊的需要也常選用全外腔式或半外腔式。
全外腔式的放電管和鏡片是完全分離的，半外腔式是上兩種形式的結(jié)合。
外腔式和半外腔式都需要粘貼布儒斯特片，窗片法線與激光光軸有一夾角，應(yīng)等于布儒斯特角θ：
θ=tg-1n
K8玻璃對(duì)632.8nm激光 n=1.5159；θ=56°35＇；熔融石英 n=1.46；θ=55°36＇。
因此，全外腔式和半外腔式激光器輸出的光束是電矢量平行于入射面的線偏振光。
2．氦氖激光器激發(fā)機(jī)理
氦氖激光器中工作物質(zhì)是氦氣和氖氣，其中氦氣為輔助氣體，
3、氖氣為工作氣體。產(chǎn)生激光的是氖原子，不同能級(jí)的受激輻射躍遷將產(chǎn)生不同波長(zhǎng)的激光，主要有632.8nm、1.15um和3.39um三個(gè)波長(zhǎng)。
氦原子有兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)21S0、23S1，它們的壽命分別為5×10-6s和10-4s，在氣體放電管中，在電場(chǎng)中加速獲得一定動(dòng)能的電子與氦原子碰撞，并將氦原子激發(fā)到21S0、23S1，此兩能級(jí)壽命長(zhǎng)容易積累粒子。因而，在放電管中這兩個(gè)能級(jí)上的氦原子數(shù)是比較多的。這些氦原子的能量又分別與處于3S和2S態(tài)的氖原子的能量相近。處于21S0、23S1能級(jí)的氦原子與基態(tài)氖原子碰撞后，很容易將能量傳遞給氖原子，使它們從基態(tài)躍遷到3S和2S態(tài)，這一過(guò)程稱能量共振轉(zhuǎn)移。
4、由于氖原子的2P、3P態(tài)能級(jí)壽命較短，這樣氖原子在能級(jí)3S－3P、3S－2P、2S－2P間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，從而發(fā)射出3.39um、632.8nm、1.5um三種波長(zhǎng)的激光。
上述過(guò)程可表示為：
e**+He(11S0)→e*+He*(21S0)
e**+He(11S0)→e*+He*(23S0)
He*(21S0)+Ne(2P6)→He(21S0)+Ne*(3S)
He*(23S1)+Ne(2P6)→He(21S0)+Ne*(2S)
Ne*(3S)→Ne*(2P)產(chǎn)生波長(zhǎng)為632.8nm的激光
5、 Ne*(3S)→Ne*(3P)產(chǎn)生波長(zhǎng)為3.39um的激光
Ne*(2S)→Ne*(2P)產(chǎn)生波長(zhǎng)為1.15um的激光
從理論上講，這三種波長(zhǎng)的激光都有可能發(fā)射，但我們可以采取一些方法去抑制其中的兩種，而使我們所需要的一種波長(zhǎng)的激光得到輸出。632.8nm（紅光）因輸出為可見(jiàn)波段的激光，實(shí)際應(yīng)用較廣泛。
3 . 氦氖激光器應(yīng)用
氦氖激光器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖54-1所示。其工作物質(zhì)(即發(fā)光物質(zhì))在激勵(lì)系統(tǒng)(即能源)的作用下，實(shí)現(xiàn)某些能級(jí)間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布，以完成原子(或分子、離子)的受激輻射，并通過(guò)激光器中的諧振腔，以實(shí)現(xiàn)其對(duì)光波的放大，從而得到傳播方向相同、相位一致、頻
6、率單一而能量高度集中的激光。
激光醫(yī)療器的電路原理如圖54-2所示。電源變壓器B的次級(jí)110V電壓，經(jīng)C1、C2、C3、VD1、VD2、VD3組成的四倍壓(瞬時(shí)峰壓)電路整流，得到4kV以上的直流高壓，激勵(lì)觸發(fā)氦氖激光管。
圖54-1
圖54-2
管子一經(jīng)觸發(fā)，電容C2上的電壓便因通過(guò)燈管放電而消失。這時(shí)，維持激光管正常工作的電壓由C1、C2、VD1、VD2組成的二倍壓供給。(VD1～VD3均為2CL4/0.1)調(diào)節(jié)電位器RP，使激光管工作在最佳電流(5～6mA)值上，即可進(jìn)行醫(yī)療工作。
注意事項(xiàng)
1．激光電源與激光管工作電壓較高，通電時(shí)不要觸及。
2．不要讓激光束直射到眼睛上。
3．連續(xù)使用時(shí)間不可超過(guò)4小時(shí)。放置不用時(shí)，也要每月通一次電。
4．如射到屏幕上的光點(diǎn)周圍出現(xiàn)密集的斑影，說(shuō)明激光管鏡片臟了，應(yīng)擦拭干凈。
5．教學(xué)用氦-氖激光器使用1-3毫瓦之間的低功率激光管。
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氦氖激光器(共2頁(yè))
