資源描述：
《氦氖激光器模式分析.docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、模式分析一．氦-氖(He-Ne)激光器簡介氦氖激光器（或He-Ne激光器）由光學諧振腔(輸出鏡與全反鏡）、工作物質(zhì)(密封在玻璃管里的氦氣、氖氣）、激勵系統(tǒng)（激光電源）構成。二電極通過毛細管放電激勵激光工作物質(zhì)，在氖原子的一對能級間造成集居數(shù)反轉，產(chǎn)生受激輻射。由于諧振腔的作用，使受激輻射在腔內(nèi)來回反射，多次通過激活介質(zhì)而不斷加強。如果單程增益大于單程損耗，即滿足激光振蕩的閾值條件時，則有穩(wěn)定的激光輸出。內(nèi)腔式激光器的腔鏡封裝在激光管兩端。二．氦-氖(He-Ne)激光器的工作原理?氦氖激光器的激光放電管內(nèi)的氣體在涌有一定高的電壓及電流（在電場
2、作用下氣體放電），放電管中的電子就會由負極以高速向正極運動。在運動中與工作物質(zhì)內(nèi)的氦原子進行碰撞，電子的能量傳給原子，促使原子的能量提高，基態(tài)原子躍遷到高能級的激發(fā)態(tài)。這時如有基態(tài)氖原子與兩能級上的氦原子相碰，氦原子的能量傳遞給氖原子，并從基態(tài)躍遷到激發(fā)的能級狀態(tài)，而氦原子回到了基態(tài)上。因為放電管上所加的電壓，電流連續(xù)不斷供給，原子不斷地發(fā)生碰撞。這就產(chǎn)生了激光必須具備的基本條件。在發(fā)生受激輻射時，分別發(fā)出波長3.39μm，632.8nm，1.53μm三種激光，而這三種激光中除632.8nm為可見光中的紅外光外，另二種是紅外區(qū)的輻射光。因反
3、射鏡的反射率不同，只輸出一種較長的光波632.8nm的激光。三．He-Ne激光器結構及諧振腔He－Ne激光器的結構形式很多，但都是由激光管和激光電源組成。激光管由放電管、電極和光學諧振腔組成。放電管是氦一氖激光器的心臟，它是產(chǎn)生激光的地方。放電管通常由毛細管和貯氣室構成。放電管中充入一定比例的氦（He）、氖（Ne）氣體，當電極加上高電壓后，毛細管中的氣體開始放電使氖原子受激，產(chǎn)生粒子數(shù)反轉。貯氣室與毛細管相連，這里不發(fā)生氣體放電，它的作用是補償因慢漏氣及管內(nèi)元件放氣或吸附氣體造成He,Ne氣體比例及總氣壓發(fā)生的變化，延長器件的壽命。放電管一
4、般是用GG17玻璃制成。輸出功率和波長要求穩(wěn)定性好的器件可用熱脹系數(shù)小的石英玻璃制作。He－Ne激光管的陽極一般用鎢棒制成，陰極多用電子發(fā)射率高和濺射率小的鋁及其合金制成。為了增加電子發(fā)射面積和減小陰極濺射，一般都把陰極做成圓筒狀，然后用鎢棒引到管外。He－Ne激光器由于增益低，諧振腔一般用平凹腔，平面鏡為輸出端，透過率約1%～2％，凹面鏡為全反射鏡。He－Ne激光管的結構形式是多種多樣的，按諧振腔與放電管的放置方式不同可分內(nèi)腔式、外腔式和半內(nèi)腔式。四．氦-氖(He-Ne)激光器的速率方程如圖所示，在這四種能級系統(tǒng)中，E2并不是激光上能級，
5、最高工作能級E3是激光上能級。泵浦源將工作原子從E0基態(tài)能級抽運到E3激光上能級，E3的壽命長，為亞穩(wěn)態(tài)。同樣，在亞穩(wěn)態(tài)E3于激發(fā)態(tài)E2激光下能級之間較易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉。通過激光輻射躍遷到達E2激光下能級的粒子數(shù)需要經(jīng)過E1下瀉能級才能回到E0基態(tài)，才能完成產(chǎn)生激光過程的循環(huán)。五．He—Ne激光器的激發(fā)過程第一是共振轉移。第二是電子直接碰撞激發(fā)。氣體放電過程中，基態(tài)Ne原子與具有一定動能的電子進行非彈性碰撞，直接被激發(fā)到2S和3S態(tài)，與共振轉移相比，這種過程激發(fā)的速率要小得多。第三是串級躍遷，Ne與電子碰撞被激發(fā)到更高能態(tài)，然后再躍遷到2S
6、和3S態(tài)，與前述兩過程相比，此過程貢獻最小。六．He—Ne激光器的輸出特性（1）譜線競爭:He-Ne激光器三條強的激光譜線：0.6328mnm，1.15mum，3.39mum中哪一條譜線起振完全取決于諧振腔介質(zhì)膜反射鏡的波長選擇。（2）輸出功率特性:①He-Ne激光器的放電電流對輸出功率影響很大。②He-Ne激光器存在著最佳混合比和最佳充氣總壓強，即存在最佳充氣條件。③若放電毛細管的直徑為d，充氣壓強為p，則存在一個使輸出功率最大的最佳pd值。共焦球面干涉儀基本原理?共焦球面干涉儀是一種分辨率很高的光譜儀，可用于高精度光譜分析、濾波器和選頻
7、器等。?它主要由兩片曲率半徑相等的反射鏡、一個壓電陶瓷和一臺鋸齒波驅(qū)動器組成。這兩片反射鏡相對放置，間距L等于反射鏡的半徑R，從而構成共焦球面諧振腔；其中一面反射鏡固定在壓電陶瓷上。被檢測光束沿著諧振腔的光軸方向入射到諧振腔內(nèi)，在此腔內(nèi)往返傳播多次；每次被反射時，都有一小部分光經(jīng)過反射鏡透射而逸出諧振腔；多次逸出的光發(fā)生多光干涉；只有波長滿足kλ=4nL(k為整數(shù))的激光從諧振腔出射的多束光才能發(fā)生相長干涉，即透過此諧振腔，在光電二極管上形成大的電信號；改變加在壓電陶瓷上的電壓，可改變壓電陶瓷的長度，從而可以改變諧振腔的腔長，從而得使得被測
8、光束中的每一個不同頻率的光先后透過干涉儀，繼而得到被測光束的光譜。??共焦球面干涉儀操作說明?產(chǎn)品組成：?共焦球面掃描干涉儀諧振腔、鋸齒波驅(qū)動器、光電接收放大器使用方法：?1.按
