激光器件ii1w

1、第二講第二講 氣體激光器氣體激光器 氣體放電基本原理氣體放電基本原理 he-ne激光器激光器 ar+激光器激光器 co2 激光器激光器 v以單一氣體、混合氣體或蒸氣作為激光工作物質(zhì)。以單一氣體、混合氣體或蒸氣作為激光工作物質(zhì)。可分為原子激光器、分子激光器和離子激光器三大可分為原子激光器、分子激光器和離子激光器三大類。類。優(yōu)點：優(yōu)點： 1. 1. 工作物質(zhì)均勻一致。保證了激光束光束質(zhì)量，大部分工作物質(zhì)均勻一致。保證了激光束光束質(zhì)量，大部分氣體激光器產(chǎn)生接近高斯分布的光束模式。激光束氣體激光器產(chǎn)生接近高斯分布的光束模式。激光束的相干性和單色性優(yōu)于固體、半導體激光器。的相干性和單色性優(yōu)于固體、半導體

2、激光器。 2. 2. 譜線范圍寬。有數(shù)百種氣體和蒸氣可以產(chǎn)生激光，已譜線范圍寬。有數(shù)百種氣體和蒸氣可以產(chǎn)生激光，已經(jīng)觀測到的激光譜線近萬余條。譜線范圍從亞毫米經(jīng)觀測到的激光譜線近萬余條。譜線范圍從亞毫米波到真空紫外波段，甚至波到真空紫外波段，甚至x x射線、射線、射線波段。射線波段。v發(fā)展方向：高功率、大能量、高可靠性、小型化發(fā)展方向：高功率、大能量、高可靠性、小型化氣體激光器的特點氣體激光器的特點氣體激光器的泵浦氣體激光器的泵浦 由于氣體工作物質(zhì)的吸收譜線寬度小，不宜采用發(fā)射連由于氣體工作物質(zhì)的吸收譜線寬度小，不宜采用發(fā)射連續(xù)譜的非相干光源泵浦，續(xù)譜的非相干光源泵浦，通常采用氣體放電泵浦方式

3、。通常采用氣體放電泵浦方式。 在放電過程中，受電場加速而獲得了足夠動能的電子與在放電過程中，受電場加速而獲得了足夠動能的電子與粒子碰撞時，將粒子激發(fā)到高能態(tài)，在某一對能級間形成了粒子碰撞時，將粒子激發(fā)到高能態(tài)，在某一對能級間形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。 還可以采用還可以采用化學泵浦、熱泵浦和核泵浦化學泵浦、熱泵浦和核泵浦。應用應用 與其它種類的激光器比較，氣體激光器的突出優(yōu)點是輸與其它種類的激光器比較，氣體激光器的突出優(yōu)點是輸出激光的質(zhì)量好。因此，氣體激光器在各個領域得到了愈來出激光的質(zhì)量好。因此，氣體激光器在各個領域得到了愈來愈多的應用。愈多的應用。第一章第一章 氣體放電基本原理氣

4、體放電基本原理（一）（一） 氣體放電基本過程氣體放電基本過程v 在外加電場作用下，氣體中產(chǎn)生電流形成電離在外加電場作用下，氣體中產(chǎn)生電流形成電離氣體稱之為氣體稱之為氣體放電現(xiàn)象氣體放電現(xiàn)象。v常用的氣體激光器屬于弱電離氣體放電，氣體常用的氣體激光器屬于弱電離氣體放電，氣體電離度很少有超過電離度很少有超過0.1的。的。v氣體放電過程中會產(chǎn)生多種粒子，它們之間的氣體放電過程中會產(chǎn)生多種粒子，它們之間的相互作用過程是一個復雜的電、光、化學作用相互作用過程是一個復雜的電、光、化學作用的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 1、氣體放電粒子種類、氣體放電粒子種類 （1）中性氣體粒子中性氣體粒子：沒有電離前已存在粒子，激光工作

5、：沒有電離前已存在粒子，激光工作物質(zhì)及其輔助氣體。物質(zhì)及其輔助氣體。 （2）帶電粒子帶電粒子：電子、負離子、正離子；其中電子對放：電子、負離子、正離子；其中電子對放電起主導作用。電起主導作用。 （3）受激粒子和光子受激粒子和光子：帶電粒子在電場力的作用下，產(chǎn)：帶電粒子在電場力的作用下，產(chǎn)生運動和碰撞，使其能級發(fā)生變化，由基態(tài)躍遷生運動和碰撞，使其能級發(fā)生變化，由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，成為激發(fā)態(tài)粒子，激發(fā)態(tài)粒子從上能到激發(fā)態(tài)，成為激發(fā)態(tài)粒子，激發(fā)態(tài)粒子從上能級向下能級躍遷時，會輻射光子。級向下能級躍遷時，會輻射光子。 一、氣體放電粒子種類及其碰撞的基本規(guī)律一、氣體放電粒子種類及其碰撞的基本規(guī)律（1）

6、彈性碰撞和非彈性碰撞）彈性碰撞和非彈性碰撞 a) 彈性碰撞彈性碰撞：碰撞的粒子間只交換動能和動量，不：碰撞的粒子間只交換動能和動量，不交換內(nèi)能，粒子間遵守動能和動量守恒定律。交換內(nèi)能，粒子間遵守動能和動量守恒定律。 彈性碰撞在確定氣體放電的傳遞系數(shù)中起主要彈性碰撞在確定氣體放電的傳遞系數(shù)中起主要作用，如熱傳導、電傳導、擴散、漂移等系數(shù)。作用，如熱傳導、電傳導、擴散、漂移等系數(shù)。 b) 非彈性碰撞非彈性碰撞：碰撞的粒子間既交換動能也交換內(nèi)：碰撞的粒子間既交換動能也交換內(nèi)能，粒子間遵守能量和動量守恒定律。能，粒子間遵守能量和動量守恒定律。 非彈性碰撞在確定氣體放電的電參量和光參量非彈性碰撞在確定氣

7、體放電的電參量和光參量中起主要作用，如電子溫度或能量、電子密度、中起主要作用，如電子溫度或能量、電子密度、受激能級的粒子數(shù)分布等。受激能級的粒子數(shù)分布等。 2、粒子碰撞的基本規(guī)律、粒子碰撞的基本規(guī)律 （2）碰撞能量轉(zhuǎn)移）碰撞能量轉(zhuǎn)移 a. 彈性碰撞彈性碰撞 特點：碰撞前后動能和動量不變特點：碰撞前后動能和動量不變 結(jié)果：平均能量損失率為結(jié)果：平均能量損失率為若若m1 16ev1s52p53p(2p) 18ev2p102p54p(3p)20ev3p101s42p93p91s32p83p81s22p73p72p54s(2s) 19ev2s52p63p62s42p53p52s32p43p42s22p

8、33p32p55s(3s)20ev3s52p23p23s42p13p13s33s22.he-ne激光器的激發(fā)機理激光器的激發(fā)機理(1)電子直接碰撞激發(fā)電子直接碰撞激發(fā) 放電空間的快速電子放電空間的快速電子e*和氖原子發(fā)生非彈性碰撞，使得氖原和氖原子發(fā)生非彈性碰撞，使得氖原子直接被激發(fā)到激發(fā)態(tài)。子直接被激發(fā)到激發(fā)態(tài)。 e*+nee + ne* (2s, 2p54s; 3s, 2p55s)。 激發(fā)到激發(fā)到3s和和2s上的幾率非常?。ê图ぐl(fā)到上的幾率非常?。ê图ぐl(fā)到1s和和2p相比），相比），所以通過這種方法激發(fā)的粒子數(shù)很少，不能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分所以通過這種方法激發(fā)的粒子數(shù)很少，不能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分

9、布。布。 (2)共振能量轉(zhuǎn)移激發(fā)共振能量轉(zhuǎn)移激發(fā) he原子的激發(fā)原子的激發(fā) 在一定放電條件下，具有一定能量的電子和基態(tài)的氦原子發(fā)在一定放電條件下，具有一定能量的電子和基態(tài)的氦原子發(fā)生非彈性碰撞時將氦原子激發(fā)到激發(fā)態(tài)生非彈性碰撞時將氦原子激發(fā)到激發(fā)態(tài)23s1和和21s0，23s1(10-4秒秒)和和21s0(10-2秒秒)是亞穩(wěn)態(tài)，壽命較長，因此是亞穩(wěn)態(tài)，壽命較長，因此, 可以積聚大量的激發(fā)態(tài)的可以積聚大量的激發(fā)態(tài)的氦原子。氦原子。 he(11s0)+e*he*(21s0)+e he(11s0)+e*he*(23s1)+e 能量共振轉(zhuǎn)移能量共振轉(zhuǎn)移 由于由于23s1和和21s0上的氦原子的能量與

10、上的氦原子的能量與3s、2s能級上氖原子的能能級上氖原子的能量幾乎相等，兩者碰撞很容發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，兩者都是亞穩(wěn)態(tài)，電量幾乎相等，兩者碰撞很容發(fā)生能量轉(zhuǎn)移，兩者都是亞穩(wěn)態(tài)，電子碰撞截面大，轉(zhuǎn)移幾率很高，可達子碰撞截面大，轉(zhuǎn)移幾率很高，可達95。當二者發(fā)生非彈性碰。當二者發(fā)生非彈性碰撞時，將把能量傳遞給氖原子，并把氖原子激發(fā)到撞時，將把能量傳遞給氖原子，并把氖原子激發(fā)到3s和和2s能級上能級上，這個過程稱為能量共振轉(zhuǎn)移，這個過程稱為能量共振轉(zhuǎn)移 he*(21s0)+ne(11s0)ne*(3s)+he(11s0)+0.048ev he*(23s1)+ne(11s0)ne* (2s)+he(11s0

11、)+0.039ev配氣比例配氣比例phe: pne= 6:1，加大共振轉(zhuǎn)移幾率，加大共振轉(zhuǎn)移幾率 (3) 串級激發(fā)串級激發(fā) 基態(tài)基態(tài)ne與電子碰撞躍遷到更高的能級，然后再躍遷到與電子碰撞躍遷到更高的能級，然后再躍遷到2s和和3s能級，和前面兩種激發(fā)相比要小得多。能級，和前面兩種激發(fā)相比要小得多。 (4) 激光下能級的激發(fā)與馳豫激光下能級的激發(fā)與馳豫下能級下能級ne(2p、3p)激發(fā)激發(fā)主要是電子碰撞激發(fā)。主要是電子碰撞激發(fā)。 ne(11s0)+e*ne(2p、3p)+e馳豫馳豫由輻射選擇定則知道，由輻射選擇定則知道，2p、3p與基態(tài)之間禁戒躍遷與基態(tài)之間禁戒躍遷，這些能級上的粒子主要通過這些能

12、級上的粒子主要通過自發(fā)輻射自發(fā)輻射向向ne(1s)能級馳豫，且馳能級馳豫，且馳豫速度非常快。它們的平均壽命只有豫速度非常快。它們的平均壽命只有10-8s。ne(1s)上的粒子主上的粒子主要通過與其他粒子及要通過與其他粒子及管壁碰撞管壁碰撞而回到基態(tài)。而回到基態(tài)。 3.he-ne激光器的激光輻射激光器的激光輻射(1)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 由于由于3s壽命壽命(10-6s)比比3p和和2p的壽命的壽命(10-8s)長，長，2s壽命壽命(10-6s)比比2p的壽命的壽命(10-8s)長，因此，當長，因此，當3s和和2s積聚的氖原子足夠多時，積聚的氖原子足夠多時，會在會在3s和和3p、3s和和2p、2

13、s和和2p能級之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過能級之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，通過受激輻射產(chǎn)生激光輸出。由于受激輻射產(chǎn)生激光輸出。由于s能級和能級和p能級都是由多條能級組成，能級都是由多條能級組成，所以可產(chǎn)生上百條譜線。所以可產(chǎn)生上百條譜線。 he ne012 s)52(35sps）（ppp4235132 s)42(25sps)32(25ppp)32(15sps011 s電子碰撞激勵電子碰撞激勵m 39. 3nm8 .632m 15. 1nm3 .543)4 .5946 .6098 .667(nm、自發(fā)輻射自發(fā)輻射共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移擴擴散散管管壁壁效效應應弛弛豫豫原子基態(tài)原子基態(tài) he-ne原子

14、能級分布示意圖原子能級分布示意圖s210 s410 s610 s610 s810 s810 (2)he-ne激光器主要激光譜線激光器主要激光譜線 主要的激光譜線有三條：主要的激光譜線有三條：3s2p，輸出激光波長為，輸出激光波長為632.8nm，為紅色激光。，為紅色激光。(有十條譜線有十條譜線輸出輸出)2s2p，輸出激光波長為，輸出激光波長為1150nm，為紅外激光。，為紅外激光。3s3p，輸出激光波長為，輸出激光波長為3390nm，為紅外激光。，為紅外激光。 目前商用的目前商用的he-ne激光器的主要譜線是激光器的主要譜線是632.8nm，為紅色激，為紅色激光。除此之外還有黃色光。除此之外還

15、有黃色(594nm)、綠色、綠色(543nm)、橙色、橙色(606nm、612nm) 。三、氦氖激光器的工作特性三、氦氖激光器的工作特性1. 工作特性工作特性（1）電子溫度）電子溫度u 一定一定he、ne比例下，放電管內(nèi)電子溫度隨比例下，放電管內(nèi)電子溫度隨pd值增大而下降；值增大而下降；pd值不變，電子溫度也不變。值不變，電子溫度也不變。u 對一種氣體而言，存在一個最佳電子溫度，這時的電子平均能對一種氣體而言，存在一個最佳電子溫度，這時的電子平均能量最有利于量最有利于激光上能級粒子積累和下能級粒子排空。激光上能級粒子積累和下能級粒子排空。 pd值過大，電子溫度過低，不易將值過大，電子溫度過低，

16、不易將he原子激發(fā)到上能級；原子激發(fā)到上能級； pd值過小，激光物質(zhì)少，模體積小，衍射損耗大，電流密度過值過小，激光物質(zhì)少，模體積小，衍射損耗大，電流密度過高，激光輸出減小。高，激光輸出減小。u 應綜合考慮各方面因素，尋求最佳電子溫度。應綜合考慮各方面因素，尋求最佳電子溫度。v 對對hene激光器一般選取的激光器一般選取的pd值為值為 41026.6102(pamm)。v 對于不同成分的氣體相同對于不同成分的氣體相同pd值對應的電子溫度是不值對應的電子溫度是不同的。越易電離的氣體，電子溫度越低。同的。越易電離的氣體，電子溫度越低。ne的電離電位較的電離電位較he低，其電離截面為低，其電離截面為

17、he的兩倍。所以在純的兩倍。所以在純ne氣體中的電子氣體中的電子溫度低于溫度低于he以及以及he、ne混合氣中的電子溫度?；旌蠚庵械碾娮訙囟取＃?）增益：）增益：光在單位距離內(nèi)光強增加的百分比。光在單位距離內(nèi)光強增加的百分比。 a. 放電參數(shù)的影響：放電參數(shù)的影響：增益增益g正比于粒子反轉(zhuǎn)數(shù)。正比于粒子反轉(zhuǎn)數(shù)。 放電電流與增益關系式放電電流與增益關系式 ： k0、k1、k2、k3、k4是與激光器的譜線、結(jié)構尺寸是與激光器的譜線、結(jié)構尺寸及放電參數(shù)有關的系數(shù)?？赏ㄟ^實驗測定。及放電參數(shù)有關的系數(shù)。可通過實驗測定。 ikkikikkg43210 在電流逐漸增大、電子密度增強的過程中，在電流逐漸增大

18、、電子密度增強的過程中，激光上能級激光上能級的粒子的粒子最初呈線性增長。隨著電子碰撞消激發(fā)加劇，粒子增長速度減緩，最初呈線性增長。隨著電子碰撞消激發(fā)加劇，粒子增長速度減緩，最后達到飽和狀態(tài)。而最后達到飽和狀態(tài)。而激光下能級激光下能級的粒子在此過程中始終保持著線的粒子在此過程中始終保持著線性增長的關系，故而使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)值在某一放電電流條件下，出現(xiàn)性增長的關系，故而使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)值在某一放電電流條件下，出現(xiàn)最大值。從圖中可看到，隨放電電流變化，增益存在一個最佳值。最大值。從圖中可看到，隨放電電流變化，增益存在一個最佳值。 最佳總氣壓：最佳總氣壓：氣壓過低，上能級粒子數(shù)減少，增益小。氣氣壓過低，上能級

19、粒子數(shù)減少，增益小。氣壓過高，電子與原子碰撞增多，電子平均能量下降，上能壓過高，電子與原子碰撞增多，電子平均能量下降，上能級粒子數(shù)減少，增益小。級粒子數(shù)減少，增益小。 最佳氣體比例：最佳氣體比例：he-ne激光器中激光器中ne的激發(fā)主要靠的激發(fā)主要靠he的亞穩(wěn)的亞穩(wěn)態(tài)粒子能量的共振轉(zhuǎn)移，所以態(tài)粒子能量的共振轉(zhuǎn)移，所以he氣壓高于氣壓高于ne氣壓。氣壓。 為獲得最大增益，激光器應在最佳放電條件（放電電流、為獲得最大增益，激光器應在最佳放電條件（放電電流、總氣壓、氣體混合比）下工作?？倸鈮?、氣體混合比）下工作。 b. 增益分布：增益分布：增益沿放電管軸向分布均勻，徑向分布不均勻增益沿放電管軸向分布

20、均勻，徑向分布不均勻 影響因素：放電電流、總氣壓和氣體影響因素：放電電流、總氣壓和氣體混合比。混合比。 隨電流增大，管軸中心出現(xiàn)增益飽和隨電流增大，管軸中心出現(xiàn)增益飽和并下降；電流繼續(xù)增大，管壁附近出并下降；電流繼續(xù)增大，管壁附近出現(xiàn)增益下降?，F(xiàn)增益下降。 在一定電流下，氣壓增大，管軸中心在一定電流下，氣壓增大，管軸中心出現(xiàn)增益飽和并下降。這是因中心處出現(xiàn)增益飽和并下降。這是因中心處ne(1s)粒子在氣壓較大時不易擴散到管粒子在氣壓較大時不易擴散到管壁碰撞弛豫，導致壁碰撞弛豫，導致n減小，增益下降。減小，增益下降。 ne增多，增益下降且徑向分布加寬。增多，增益下降且徑向分布加寬。(3) 輸出功

21、率輸出功率 he-ne激光器輸出功率和輸出模式緊密相關。激光器輸出功率和輸出模式緊密相關。 a）單縱模基橫模）單縱?；鶛M模 a為光束有效面積，一般為放電管截面積的為光束有效面積，一般為放電管截面積的1/5。 atipw輸出鏡透過率輸出鏡透過率沿光軸方向沿光軸方向傳播的光強傳播的光強2251 da b）多縱?；鶛M模）多縱模基橫模v k為比例系數(shù)；為比例系數(shù)；is為飽和光強；為飽和光強； 對于對于0.6328um波長紅光，波長紅光，k is=303（w/cm2）v g0：小信號增益系數(shù)；：小信號增益系數(shù)；v ：除透過率損耗外的其它光學損耗之和。：除透過率損耗外的其它光學損耗之和。v l ：有效放電

22、長度。：有效放電長度。v he-ne激光器多為多縱?；鶛M模光束，只有當腔長足夠短激光器多為多縱模基橫模光束，只有當腔長足夠短（ 10cm），縱模間隔與譜線寬度滿足），縱模間隔與譜線寬度滿足c/2l，才能輸，才能輸出單縱?；鶛M模光束。出單縱?；鶛M模光束。 a a 120tlgatkipsw2. 輸出功率的影響因素輸出功率的影響因素 影響影響he-ne激光器輸出功率的因素很多，例如：激光器輸出功率的因素很多，例如：毛細管的長度和直徑、諧振腔的損耗、輸出耦合、放毛細管的長度和直徑、諧振腔的損耗、輸出耦合、放電電流、電電流、he和和ne的比例以及氣體的壓強都會影響工作的比例以及氣體的壓強都會影響工作物

23、質(zhì)的增益吸數(shù)，從而影響物質(zhì)的增益吸數(shù)，從而影響he-ne激光器的輸出功率。激光器的輸出功率。 下面僅就下面僅就毛細管的長度和直徑毛細管的長度和直徑、放電電流放電電流、he和和ne比例比例以及以及氣體壓強氣體壓強對輸出功率的影響作一簡要分析。對輸出功率的影響作一簡要分析。(1) 放電管長度放電管長度對輸出功率的影響對輸出功率的影響 he-ne激光器輸出功率通常在毫瓦量級。激光器輸出功率通常在毫瓦量級。它的輸出功率主要它的輸出功率主要取決于放電毛細管的長度。取決于放電毛細管的長度。 例如：毛細管長度為例如：毛細管長度為10cm時，時，632.8nm激光的單模輸出功激光的單模輸出功率為率為0.5mw

24、; 毛細管的長度為毛細管的長度為(2530)cm時，單模輸出功率約時，單模輸出功率約為為(24)mw; 毛細管的長度為毛細管的長度為(150200)cm時，輸出功率約時，輸出功率約為為50mw。 由公式由公式可以看出：放電管長度可以看出：放電管長度l 越長，激光介質(zhì)區(qū)越長，越長，激光介質(zhì)區(qū)越長，pw 越大。越大。 a a 120tlgatkipsw (2)放電電流對輸出功率的影響放電電流對輸出功率的影響 he-ne激光器的放電電流對輸出功率有很大的影響。激光器的放電電流對輸出功率有很大的影響。 輸出功率并不是隨氣體放電電流的增加而單調(diào)增加，對于輸出功率并不是隨氣體放電電流的增加而單調(diào)增加，對于

25、每一種充氣總壓強，其間存在某個使輸出功率最大的放電電流，每一種充氣總壓強，其間存在某個使輸出功率最大的放電電流，如圖所示。放電電流與混合氣體的比例和總壓強有關。在最佳充如圖所示。放電電流與混合氣體的比例和總壓強有關。在最佳充氣條件下，使輸出功率最大的放電電流稱為最佳放電電流。氣條件下，使輸出功率最大的放電電流稱為最佳放電電流。1:6:nehe pppa200pa160pa12010 20 30 40 50 60 70 (ma)5040302010 0 輸出功率與放電電流的關系輸出功率與放電電流的關系pa90pa70 mwp 輸出功率為什么會如此變化呢？這是因為在放電管中不輸出功率為什么會如此變

26、化呢？這是因為在放電管中不僅存在著僅存在著激發(fā)過程激發(fā)過程，而且同時還存在著，而且同時還存在著消激發(fā)過程消激發(fā)過程。氖的激光。氖的激光躍遷上能級躍遷上能級(3s和和2s)的粒子數(shù)密度的粒子數(shù)密度n2正比于氦的亞穩(wěn)態(tài)正比于氦的亞穩(wěn)態(tài)(23s1和和21s0)上的粒子數(shù)上的粒子數(shù)n3。 在穩(wěn)定的情況下，在穩(wěn)定的情況下，n3可以近似表示為：可以近似表示為： jkkjknn321he3 式中：式中：j 為放電電流密度，為放電電流密度，k1、k2、k3為常數(shù)，為常數(shù)，nhe 為基態(tài)氦原為基態(tài)氦原子密度。子密度。 he ne012 s)52(35sps）（ppp4235132 s)42(25sps)32(2

27、5ppp)32(15sps011 snm8 .632擴擴散散管管壁壁效效應應弛弛豫豫原子基態(tài)原子基態(tài)s210 s410 2n3nhen1n 當放電電流較小時，當放電電流較小時，n3 正比于正比于j。隨著放電電流的增加，。隨著放電電流的增加，n3 逐逐漸趨于飽和。漸趨于飽和。 由于由于n2 正比于正比于n3，所以隨著放電電流的增加，所以隨著放電電流的增加，n2 也將趨于飽和。也將趨于飽和。 另一方面，激光躍遷下能級另一方面，激光躍遷下能級(2p)的粒子數(shù)的粒子數(shù)n1正比于正比于j。因此，當。因此，當放電電流較小時，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)隨放電電流的增加而增加，達到最放電電流較小時，反轉(zhuǎn)粒子數(shù)隨放電電流的增加

28、而增加，達到最大值后，卻隨放電電流的增加而減少。如圖所示。大值后，卻隨放電電流的增加而減少。如圖所示。通過上面的分通過上面的分析可以看出，為什么會有一個最佳放電電流。析可以看出，為什么會有一個最佳放電電流。)23(ss和和上上能能級級)2(p下下能能級級電電流流密密度度粒粒子子數(shù)數(shù)激光上能級激光上能級3s和和2s、下能級、下能級2p粒子數(shù)隨放電電流密度的變化粒子數(shù)隨放電電流密度的變化2n1n (3) 輸出功率和氦氖氣體比例的關系輸出功率和氦氖氣體比例的關系 由于激光躍遷是由氖原子產(chǎn)生的，所以，如果氖原子的比例由于激光躍遷是由氖原子產(chǎn)生的，所以，如果氖原子的比例過小，將會降低激光的輸出功率。過小

29、，將會降低激光的輸出功率。 氖原子的比例是否越大越好呢？由于氖原子的電離電位較低，氖原子的比例是否越大越好呢？由于氖原子的電離電位較低，其比例過大會因電離過多而使離子數(shù)目增加，在較低的電場下，其比例過大會因電離過多而使離子數(shù)目增加，在較低的電場下，就能維持一定的放電電流，過低的電場將會導致電子的速度就能維持一定的放電電流，過低的電場將會導致電子的速度(能能量量)下降，使得氦原子的激發(fā)速率降低，由此導致粒子數(shù)下降，下降，使得氦原子的激發(fā)速率降低，由此導致粒子數(shù)下降，從而導致輸出功率的下降。從而導致輸出功率的下降。通常取通常取 phe/pne=5 10 (4) 輸出功率和充氣壓強的關系輸出功率和充

30、氣壓強的關系 氣體壓強的降低，使得電子與氣體原子的碰撞減少，從而導氣體壓強的降低，使得電子與氣體原子的碰撞減少，從而導致電子溫度致電子溫度(平均動能平均動能)增加，使激發(fā)速率升高，增加輸出功率。增加，使激發(fā)速率升高，增加輸出功率。 但是，過低的氣體壓強，將會導致氦氖原子的減少，而使得但是，過低的氣體壓強，將會導致氦氖原子的減少，而使得輸出功率下降。所以，充氣壓強即不能太高，也不能太低。輸出功率下降。所以，充氣壓強即不能太高，也不能太低。 100 200 300 400 5002.01.51.00.51:51:71:10總壓強總壓強(pa) mwp(5) 輸出功率與放電管直徑的關系輸出功率與放電

31、管直徑的關系 在最佳放電條件下，在最佳放電條件下，工作物質(zhì)的增益系數(shù)和毛細管的直徑成工作物質(zhì)的增益系數(shù)和毛細管的直徑成反比反比。 g0=3 10-4/d原因：原因：躍遷到躍遷到2p上的氖原子，是借助于自發(fā)輻射躍遷到上的氖原子，是借助于自發(fā)輻射躍遷到1s能級上，能級上，然后通過與管壁碰撞釋放能量的途徑返回基態(tài)。如果毛細管直徑然后通過與管壁碰撞釋放能量的途徑返回基態(tài)。如果毛細管直徑增大，原子與管壁碰撞的機會減少，滯留在增大，原子與管壁碰撞的機會減少，滯留在1s上的氖原子可能吸上的氖原子可能吸收自發(fā)輻射光子重新返回到收自發(fā)輻射光子重新返回到2p上，從而導致集居反轉(zhuǎn)數(shù)的減少，上，從而導致集居反轉(zhuǎn)數(shù)的減

32、少，使激光輸出減少。使激光輸出減少。 毛細管過細，又會使得氦氖原子數(shù)目減少，從而使激發(fā)的原毛細管過細，又會使得氦氖原子數(shù)目減少，從而使激發(fā)的原子數(shù)下降，導致輸出功率下降。子數(shù)下降，導致輸出功率下降。 d應取一個恰當?shù)闹担娏髋c管徑經(jīng)驗公式：應取一個恰當?shù)闹?，電流與管徑經(jīng)驗公式： i=19*(d-1) (ma) 抑制抑制3.39um i=3.5+1.5d2 （ma） 不抑制不抑制3.39um(6) 輸出功率與輸出透鏡的關系輸出功率與輸出透鏡的關系 激光器諧振腔的損耗有兩種：一種是有用損耗，即激光激光器諧振腔的損耗有兩種：一種是有用損耗，即激光器輸出透鏡的透射；一種是無用損耗器輸出透鏡的透射；一種

33、是無用損耗(用用a a表示表示)，它包括諧振，它包括諧振腔反射鏡的吸收、散射及全反射鏡的透射。腔反射鏡的吸收、散射及全反射鏡的透射。 透射率太大或太小，都使輸出功率下降。透射率太大或太小，都使輸出功率下降。 透射率小，諧振腔損耗小，腔內(nèi)激光振蕩較強，由于輸透射率小，諧振腔損耗小，腔內(nèi)激光振蕩較強，由于輸出的比例小，所以輸出功率低。出的比例小，所以輸出功率低。 透射率大，腔內(nèi)損耗增大使腔內(nèi)振蕩減弱，功率輸出也會透射率大，腔內(nèi)損耗增大使腔內(nèi)振蕩減弱，功率輸出也會減少。只有某一適當?shù)耐干渎什攀馆敵龉β蕿樽畲?。減少。只有某一適當?shù)耐干渎什攀馆敵龉β蕿樽畲?。a a a a lgtopt020 1 2 3

34、 4 5 6 7 86.05.04.03.02.01.0%6 . 0 a a%3 . 0 a a輸輸出出功功率率mw透過率透過率目前，氦氖激光器的輸出透鏡采用交替鍍目前，氦氖激光器的輸出透鏡采用交替鍍zns和和mgf2，短管鍍，短管鍍11層，長管鍍層，長管鍍9層；全反射鏡鍍層；全反射鏡鍍17層，來實現(xiàn)耦合。層，來實現(xiàn)耦合。 增反射膜增反射膜(高反射膜高反射膜)增加反設光的強度也可以通過增加反設光的強度也可以通過鍍膜的方法實現(xiàn)，這時所鍍的鍍膜的方法實現(xiàn)，這時所鍍的光學薄膜稱為光學薄膜稱為增反射膜增反射膜(或稱為或稱為高反射膜高反射膜)。40. 2 enzns1 n空氣空氣50. 1 玻玻玻璃玻璃

35、ni如果在玻璃表面鍍上一層硫化鋅如果在玻璃表面鍍上一層硫化鋅(zns,ne=2.4)薄膜，當滿足關系薄膜，當滿足關系 , 2, 1 22 kkenel ll l 反射光將是干涉加強，這就使反射光增強了，而透射光就將反射光將是干涉加強，這就使反射光增強了，而透射光就將減弱。薄膜的最小厚度應為減弱。薄膜的最小厚度應為(相應于相應于k=1）eeneen4 22l ll ll l 反射率可以提高反射率可以提高30%以上。以上。znsznszns2mgf2mgf2mgf玻玻璃璃為了提高反射率可以采為了提高反射率可以采用多層膜。通常在玻璃用多層膜。通常在玻璃表面上交替鍍上高折射表面上交替鍍上高折射率的率的

36、zns膜和低折射率膜和低折射率的的mgf2膜，每層厚度膜，每層厚度為為/4ne。一般鍍到。一般鍍到7層層和和9層，層，13層可使反射層可使反射率達到率達到94%。（7） 輸出功率穩(wěn)定性輸出功率穩(wěn)定性 激光性能檢驗的重要指標。功率穩(wěn)定度激光性能檢驗的重要指標。功率穩(wěn)定度s表示。一段時間內(nèi)輸出功率變表示。一段時間內(nèi)輸出功率變化的百分數(shù)?；陌俜謹?shù)。 是一段時間內(nèi)輸出功率平均值；是一段時間內(nèi)輸出功率平均值； 是這段時間內(nèi)功率波動值。是這段時間內(nèi)功率波動值。影響因素：影響因素：（1）放電電流波動：放電電流波動：電網(wǎng)電壓波動，放電參數(shù)變化。電網(wǎng)電壓波動，放電參數(shù)變化。（2）工作頻率波動工作頻率波動：pw

37、g，g1/3。溫度變化會引起腔長變化，導致。溫度變化會引起腔長變化，導致頻率變化。頻率變化。（3）腔損耗波動：腔損耗波動：環(huán)境氣流的影響；外界機械沖擊；放電管發(fā)熱而變形、環(huán)境氣流的影響；外界機械沖擊；放電管發(fā)熱而變形、伸長或縮短導致腔內(nèi)損耗改變，輸出功率波動。伸長或縮短導致腔內(nèi)損耗改變，輸出功率波動。提高其穩(wěn)定度的措施：提高其穩(wěn)定度的措施： 一是在器件材料選取以及結(jié)構、工藝等方面加以改進如放電管采用一是在器件材料選取以及結(jié)構、工藝等方面加以改進如放電管采用線膨脹系數(shù)小的材料，諧振腔一端反射鏡裝有壓電陶瓷等；二是利用線膨脹系數(shù)小的材料，諧振腔一端反射鏡裝有壓電陶瓷等；二是利用外部控制的辦法如功率

38、反饋、電流反饋的方法來減小輸出功率的波動。外部控制的辦法如功率反饋、電流反饋的方法來減小輸出功率的波動。 wpwpwwpps 3. 輸出模式和發(fā)散角輸出模式和發(fā)散角(1)振蕩模式振蕩模式 he-ne激光器通常采用平凹腔。在實際應用中，一般要求激光器通常采用平凹腔。在實際應用中，一般要求激光器工作于基模激光器工作于基模(tem00)狀態(tài)。狀態(tài)。(2)激光束發(fā)散角激光束發(fā)散角 激光束的方向性由其遠場發(fā)散角表征：激光束的方向性由其遠場發(fā)散角表征： 0w l l w0為高斯光束的束腰半徑。為高斯光束的束腰半徑。 ()越小，光束的方向性越好，越小，光束的方向性越好，表示光束能量在方向上越集中。表示光束能

39、量在方向上越集中。 (3)頻率特性頻率特性 he-ne激光器是一種以多普勒展寬為主的綜合性譜線展寬。激光器是一種以多普勒展寬為主的綜合性譜線展寬。 在一般條件下，它的在一般條件下，它的振蕩譜線振蕩譜線帶寬帶寬 v1500mhz，包含有多，包含有多個頻率間隔為個頻率間隔為c/2l的縱模振蕩。的縱模振蕩。 例如：例如：l=1m時，將可能有十個縱模振蕩。此時，相應的波時，將可能有十個縱模振蕩。此時，相應的波長范圍為長范圍為 m10262 l ll l c如果需要單模工作，可以縮短腔長，如果如果需要單模工作，可以縮短腔長，如果l=10cm，就會只有單模，就會只有單模振蕩。但是，這樣會減少輸出功率。為了

40、既單模工作，又保證足振蕩。但是，這樣會減少輸出功率。為了既單模工作，又保證足夠的輸出功率，可采用各種選縱模技術，以保證單模輸出。夠的輸出功率，可采用各種選縱模技術，以保證單模輸出。4. 譜線競爭譜線競爭(1)譜線競爭譜線競爭 在同一個激光器中，可能有多條激光譜線，而有些譜線對應在同一個激光器中，可能有多條激光譜線，而有些譜線對應于同一個于同一個激光上能級激光上能級。因此，它們之間就存在對公有能級上粒子。因此，它們之間就存在對公有能級上粒子數(shù)的競爭，其中一條譜線產(chǎn)生振蕩以后，因用于其它譜線的反轉(zhuǎn)數(shù)的競爭，其中一條譜線產(chǎn)生振蕩以后，因用于其它譜線的反轉(zhuǎn)粒子數(shù)減少，而使它們的增益和輸出功率降低，甚至

41、完全被抑制。粒子數(shù)減少，而使它們的增益和輸出功率降低，甚至完全被抑制。這種現(xiàn)象稱為譜線競爭這種現(xiàn)象稱為譜線競爭。特別是那些高增益、諧振腔反射鏡對其。特別是那些高增益、諧振腔反射鏡對其有高反射的譜線，一旦產(chǎn)生振蕩就能使其它譜線被抑制。有高反射的譜線，一旦產(chǎn)生振蕩就能使其它譜線被抑制。 (2) he-ne激光器的譜線競爭激光器的譜線競爭 632.8nm和和3390nm的譜線競爭的譜線競爭 在在he-ne激光器中存在著多條激光譜線，競爭最嚴重的是激光器中存在著多條激光譜線，競爭最嚴重的是632.8nm和和3390nm的兩條激光譜線，因為它們具有相同的激光上的兩條激光譜線，因為它們具有相同的激光上能級

42、能級(3s)。 由于增益系數(shù)與波長的三次方成正比，所以由于增益系數(shù)與波長的三次方成正比，所以3390nm的激光的激光譜線的增益系數(shù)遠遠大于譜線的增益系數(shù)遠遠大于632.8nm激光譜線的增益系數(shù)。在輸出激光譜線的增益系數(shù)。在輸出波長為波長為632.8nm的的he-ne激光器中，為了獲得激光器中，為了獲得632.8nm激光輸出，激光輸出，要采取一些方法抑制要采取一些方法抑制3390nm輻射的產(chǎn)生。輻射的產(chǎn)生。 he ne012 s)52(35sps）（ppp4235132 s)42(25sps)32(25ppp)32(15sps011 s電子碰撞激勵電子碰撞激勵m 39. 3nm8 .632m 1

43、5. 1nm3 .543)4 .5946 .6098 .667(nm、自發(fā)輻射自發(fā)輻射共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移共振轉(zhuǎn)移擴擴散散管管壁壁效效應應弛弛豫豫原子基態(tài)原子基態(tài) he-ne原子能級分布示意圖原子能級分布示意圖s210 s410 s610 s610 s810 s810 543.36nm和和3.39 m、632.8nm的譜線競爭的譜線競爭 當前當前he-ne激光器正向多色方向發(fā)展，人們最感興趣的是激光器正向多色方向發(fā)展，人們最感興趣的是3s2到到2p10躍遷的躍遷的543.36nm的綠光。它接近于人眼最敏感的的綠光。它接近于人眼最敏感的555nm的黃綠光。它與的黃綠光。它與3.39 m 、6

44、32.8nm激光譜線具有共同的激光譜線具有共同的激光上能級。由于它的增益最小，因此要獲得激光上能級。由于它的增益最小，因此要獲得543.36nm的激光的激光輸出，必須想法抑制輸出，必須想法抑制3.39m和和632.8nm等與它共上能級的譜線。等與它共上能級的譜線。nm8 .632nm36.5435nm8 .6322m39. 3171/cm105.3/cm104gggg ， (3) 抑制譜線的方法抑制譜線的方法 為了抑制某條或某幾條譜線，通常采用的方法是：為了抑制某條或某幾條譜線，通常采用的方法是：采用選擇采用選擇性諧振腔性諧振腔、棱鏡色散法棱鏡色散法、腔內(nèi)吸收法腔內(nèi)吸收法、外加非均勻磁場法外加

45、非均勻磁場法。 采用選擇性諧振腔采用選擇性諧振腔 只適用于短腔器件。使其諧振腔對所需激光光譜呈高反射，只適用于短腔器件。使其諧振腔對所需激光光譜呈高反射，而對其他譜線為低反射、高損耗。而對其他譜線為低反射、高損耗。 例如：為了輸出例如：為了輸出543.36nm的激光。要求反射鏡對該波長譜線的激光。要求反射鏡對該波長譜線的反射率大于的反射率大于99.9%。而對。而對632.8nm譜線低于譜線低于80%，對，對3.39 m譜線譜線要低于要低于2。alalalagagaucu蒸蒸發(fā)發(fā)膜膜拋拋光光表表面面 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 波長波長 m0 . 19

46、 . 08 . 07 . 06 . 05 . 0率率射射反反幾種金屬材料的反射率曲線幾種金屬材料的反射率曲線 棱鏡色散法棱鏡色散法 利用腔內(nèi)棱鏡色散把利用腔內(nèi)棱鏡色散把3390nm的激光偏轉(zhuǎn)掉，使其不能起振。的激光偏轉(zhuǎn)掉，使其不能起振。在諧振腔內(nèi)放置一個棱鏡，通過調(diào)整反射鏡使所需要的光在腔內(nèi)在諧振腔內(nèi)放置一個棱鏡，通過調(diào)整反射鏡使所需要的光在腔內(nèi)振蕩，而其他光偏離腔外。為了保證光線來回反射，棱鏡要制成振蕩，而其他光偏離腔外。為了保證光線來回反射，棱鏡要制成頂角為頂角為 的等腰三角形。的等腰三角形。 的大小有下式?jīng)Q定：的大小有下式?jīng)Q定： 2112sinn n為棱鏡材料在所需振蕩光波長時的折射率為

47、棱鏡材料在所需振蕩光波長時的折射率 。反射鏡反射鏡放電管放電管棱鏡棱鏡輸出鏡輸出鏡m 39. 3nm8 .632棱鏡色散法抑制棱鏡色散法抑制3390nm激光譜線示意圖激光譜線示意圖 腔內(nèi)吸收法腔內(nèi)吸收法 諧振腔內(nèi)加入一個對要抑制譜線有強吸收而對所需振蕩譜諧振腔內(nèi)加入一個對要抑制譜線有強吸收而對所需振蕩譜線為透明的元件，來實現(xiàn)若譜線的振蕩。腔內(nèi)插入吸收線為透明的元件，來實現(xiàn)若譜線的振蕩。腔內(nèi)插入吸收3390nm輻射的吸收元件輻射的吸收元件(如甲烷吸收盒、石英等如甲烷吸收盒、石英等)。外加非均勻磁場法外加非均勻磁場法 上述的幾種措施都是從增加譜線在腔內(nèi)的損耗來實現(xiàn)抑制，上述的幾種措施都是從增加譜線

48、在腔內(nèi)的損耗來實現(xiàn)抑制，但是但是對于放電管較長的激光器，這些措施都不足以抑制高增益對于放電管較長的激光器，這些措施都不足以抑制高增益的譜線。的譜線。最有效的方法是采用非均勻磁場，降低介質(zhì)對譜線的最有效的方法是采用非均勻磁場，降低介質(zhì)對譜線的增益系數(shù)來達到抑制的目的。增益系數(shù)來達到抑制的目的。 如圖所示，利用塞曼效應即譜線在磁場中會引起分裂，分如圖所示，利用塞曼效應即譜線在磁場中會引起分裂，分裂的大小裂的大小 v 隨磁場強弱改變。如果在放電管外加一軸向非均隨磁場強弱改變。如果在放電管外加一軸向非均勻磁場，由弱到強連續(xù)變化，激光器所觀察到的譜線就是連續(xù)勻磁場，由弱到強連續(xù)變化，激光器所觀察到的譜線

49、就是連續(xù)增寬。該頻率等于最強磁場引起譜線分裂的線距：增寬。該頻率等于最強磁場引起譜線分裂的線距： s s n n s s n n 放放電電管管非均勻磁場法示意圖非均勻磁場法示意圖其中：其中： hm 是最強磁場強度；是最強磁場強度； b 是玻爾磁子；是玻爾磁子；h是普郎克常數(shù)。是普郎克常數(shù)。 g是蘭德因子，僅與原子該譜線上能級量子數(shù)有關。是蘭德因子，僅與原子該譜線上能級量子數(shù)有關。若其譜若其譜線上能級的軌道量子數(shù)為線上能級的軌道量子數(shù)為l、自旋量子數(shù)為、自旋量子數(shù)為s、內(nèi)量子數(shù)為、內(nèi)量子數(shù)為j，那么那么hhgmbhm 2 ) 1(2) 1() 1() 1(1 jjsslljjg 3.39 m、6

50、32.8nm、543.36nm三條譜線都是共用三條譜線都是共用ne的的3s2能能級，所以它們的級，所以它們的 g 相同。即有相同的塞曼效應。相同。即有相同的塞曼效應。 在在0310-2t非均勻磁場的作用下，塞曼增寬約為非均勻磁場的作用下，塞曼增寬約為900mhz。激光譜線激光譜線(nm)543.36632.83390原譜線線寬原譜線線寬(mhz曼加寬塞曼加寬(mhz)900900900 塞曼加寬塞曼加寬 原譜線線寬原譜線線寬 (倍倍)0.510.603.21 由于增益系數(shù)反比于線寬，所以加了非均勻磁場使由于增益系數(shù)反比于線寬，所以加了非均勻磁場使3.39 m譜線的增益

51、系數(shù)急劇下降，譜線的增益系數(shù)急劇下降，632.8nm次之，次之，543.36譜線增益系數(shù)譜線增益系數(shù)下降最少，從而提高下降最少，從而提高543.36nm譜線的競爭能力。譜線的競爭能力。 對于輸出對于輸出543.36nm譜線的譜線的he-ne激光器，不管其腔長或腔激光器，不管其腔長或腔短，都要同時采用短，都要同時采用選擇性諧振腔選擇性諧振腔、棱鏡色散棱鏡色散、外加非均勻磁場外加非均勻磁場三種措施。三種措施。 對于對于632.8nm器件，只有在腔長為器件，只有在腔長為1m以上，才采用非均勻以上，才采用非均勻磁場方法。磁場方法。 5. he-ne激光器的壽命激光器的壽命 一般規(guī)定輸出功率下降到最高功

52、率的一般規(guī)定輸出功率下降到最高功率的1/e的工作時間為激光的工作時間為激光器的壽命。器的壽命。影響激光器壽命的主要因素：影響激光器壽命的主要因素：(1) 慢漏氣慢漏氣 當放電管密封不嚴時，空氣中的當放電管密封不嚴時，空氣中的氮、氫氮、氫等氣體會滲透到管等氣體會滲透到管內(nèi)，使放電條件發(fā)生改變并內(nèi)，使放電條件發(fā)生改變并加快氦、氖原子激發(fā)態(tài)的消失速率加快氦、氖原子激發(fā)態(tài)的消失速率，因此，將影響輸出功率。出現(xiàn)慢漏氣時，激光器的放電顏色將由因此，將影響輸出功率。出現(xiàn)慢漏氣時，激光器的放電顏色將由正常時的橙紅色變?yōu)樽仙r的橙紅色變?yōu)樽仙?紫色是氮分子輝光放電產(chǎn)生的紫色是氮分子輝光放電產(chǎn)生的)。出現(xiàn)。出

53、現(xiàn)漏氣的地方主要集中在密封處。漏氣的地方主要集中在密封處。(2)放電管內(nèi)元件放氣放電管內(nèi)元件放氣 放電管內(nèi)的元件及放電管壁都會吸附雜質(zhì)氣體，如果除氣放電管內(nèi)的元件及放電管壁都會吸附雜質(zhì)氣體，如果除氣不徹底，以后就會慢慢釋放出來。將影響原充氣成份，影響輸出不徹底，以后就會慢慢釋放出來。將影響原充氣成份，影響輸出功率。功率。 在放電管內(nèi)放置除氣劑。如鋇鈦、鋇鋁鎳，它們可吸收大量在放電管內(nèi)放置除氣劑。如鋇鈦、鋇鋁鎳，它們可吸收大量氮氣、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧、氫，但是不吸收氦、氮氣、二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣、氧、氫，但是不吸收氦、氖。氖。(3)陰極濺射陰極濺射 陰極在正離子轟擊下會產(chǎn)生陰極

54、濺射，濺射出來的金屬材陰極在正離子轟擊下會產(chǎn)生陰極濺射，濺射出來的金屬材料會吸收工作氣體，導致管內(nèi)工作氣壓降低。同時，濺射物質(zhì)還料會吸收工作氣體，導致管內(nèi)工作氣壓降低。同時，濺射物質(zhì)還會污染諧振腔反射鏡或布儒斯特窗片。會污染諧振腔反射鏡或布儒斯特窗片。(4)工作氣體的吸附、吸收和滲透工作氣體的吸附、吸收和滲透 放電管內(nèi)的工作氣體可被電極和管壁吸附在表面，或吸收放電管內(nèi)的工作氣體可被電極和管壁吸附在表面，或吸收到金屬或玻璃內(nèi)部，甚至透過管壁滲透到大氣中去到金屬或玻璃內(nèi)部，甚至透過管壁滲透到大氣中去(主要是氦原主要是氦原子子)?？稍诔錃鈺r多充入一些氦氣?？稍诔錃鈺r多充入一些氦氣。(5)諧振腔反射鏡

55、的污染諧振腔反射鏡的污染 濺射沉積到反射鏡上，使反射率下降。濺射沉積到反射鏡上，使反射率下降。 反射鏡到陰極的距離要大于反射鏡到陰極的距離要大于3cm。 目前，目前，he-ne激光器的最長壽命可達激光器的最長壽命可達10萬小時。萬小時。四、四、he-ne激光器的設計激光器的設計基本要求：輸出功率基本要求：輸出功率pw和模式和模式 1. 毛細管長度毛細管長度l 和諧振腔長度和諧振腔長度l 輸出功率輸出功率pwg，gl （包含長度增加概念）。（包含長度增加概念）。 毛細管長度毛細管長度l=pw/p0 p0為單位長度的功率值，常為經(jīng)驗值。對為單位長度的功率值，常為經(jīng)驗值。對0.6328m激光，激光，p0=20mw/m。 諧振腔長度諧振腔長度l=l+2l 為了防止電極濺射污染鏡片以及加工工藝的要求，在放電為了防止電極濺射污染鏡片以及加工工藝的要求，在放電毛細管的兩端各加長毛細管的兩端各加長l3540mm，l為工藝長度。為工藝長度。2. 反射鏡曲率半徑反射鏡曲率半徑r he-ne激光器通常采用平凹腔。平面鏡作輸出鏡，凹面鏡作反激光器通常采用平凹腔。平面鏡作輸出鏡，凹面鏡作反射鏡。射鏡。 反射鏡曲率半徑反射鏡曲率半徑r由腔結(jié)構參數(shù)由腔結(jié)構參數(shù)確定。確定。參數(shù)參數(shù)