氦氖激光器
He-Ne激光器
He-Ne激光器谐振腔调整走进He-Ne激光器气体激光器的优点：1. 工作物质均匀性好，输出激光光束质量好2. 谱线宽，从远红外到紫外3. 输出功率大，转换效率高（电光转换）4. 结构简单，成本低氦氖激光器的结构：工作物质：He-Ne气体（He为辅助气体），气压比为5：1－7：1谐振腔：一般用平凹腔，平面镜为输出镜，透过率约1％－2％，凹面镜为全反射镜泵浦系统：一般采用放电激励激光管结构：按谐振腔与放电管的放置方式分为内腔式﹑外腔式﹑半内腔式按阴极及贮气室的位置不同分为同轴式﹑旁轴式﹑单细管式He－Ne激光器的特点：典型谱线：632.8nm 1.15μm 3.39μm其他谱线：612nm 594nm 543nm优点：1. 光束质量好Θ＜1mrad2.单色质量好，带宽＜22Hz3.稳定性高功率稳定（＜2％）频率稳定（＜5×10-15）4.在可见光区He-Ne激光器的输出功率：He-Ne激光器属于以非均匀加宽为主但又不能忽略均匀加宽影响的综合加宽线型，按照综合加宽的情况计算其输出功率。
输出功率的稳定性：He-He激光器在工作过程中，输出功率会随时间做周期性的或随即的波动。
造成漂移的原因有：1 放电电流波动造成输出功率的波动；2谐振腔光轴与毛细管轴线相对位置发生变化引起功率波动；3纵模的变化引起输出功率的波动。
在只有少数几个纵模振荡的短腔激光器中，温度的变化或其他原因导致腔长发生了变化，谐振腔的纵模也要发生改变，将造成增益曲线的烧孔面积变化，从而引起输出功率的波动。
解决方法：1.外部控制的办法减小功率漂移；2.根据产生漂移的原因，在器件结构和工艺上采取改进措施；He-He激光器的频率特性：在适当的放电条件下，He-He激光器已经获得了100多条谱线。
其中最主要的是0.6328μm和3.39μm两条。
He-Ne的实验调整相对一般光源，激光具有单色性好的特点，也就是说，它具有非常窄的谱线宽度。
这样窄的谱线，不是受激辐射后自然形成的，而是受激辐射经过谐振腔等多种机制的作用和相互干涉后形成的。
氦氖激光原理
氦氖激光原理氦氖激光是一种常见的气体激光，其原理基础于氦氖原子的能级结构和跃迁特性。
在氦氖激光器中，氦氖气体被激发至激发态，然后通过受激辐射产生一种特定波长的激光。
下面将详细介绍氦氖激光的原理。
1. 氦氖原子的能级结构。
氦氖原子的能级结构是氦氖激光产生的基础。
氦氖原子的基态为1s2 2s2 2p6，最外层电子为2p6。
氦氖原子的第一激发态为2s2 2p5，能级较低，激发态电子数目较多，容易实现粒子数反转。
这为氦氖激光的产生提供了可能性。
2. 跃迁特性。
氦氖原子的能级结构决定了其跃迁特性。
在氦氖激光器中，氦原子的激发态电子受到外界能量激发后跃迁至基态，同时释放出光子。
这些光子具有特定的波长和相干性，形成了氦氖激光。
3. 受激辐射。
受激辐射是氦氖激光产生的关键过程。
在氦氖激光器中，氦氖原子的激发态电子受到外界光子的激发后跃迁至基态，同时释放出与外界光子同相位、同频率、同方向的光子。
这些光子与外界光子相互放大，最终形成了激光。
4. 激光放大。
在氦氖激光器中，激光通过光学共振腔的多次反射和通过氦氖气体的多次通过，得到放大和增强。
这样，原本微弱的激光信号被放大成为强光束，形成了可用于实际应用的氦氖激光。
5. 激光输出。
经过激光放大后，氦氖激光通过输出镜的反射，最终形成了输出激光束。
这束激光具有特定的波长、相干性和方向性，可以用于实际的实验和应用中。
综上所述，氦氖激光的原理基础于氦氖原子的能级结构和跃迁特性，通过受激辐射和激光放大，最终形成了输出激光。
氦氖激光具有单色性好、光束质量高、波长稳定等特点，在医疗、测量、通信等领域有着广泛的应用前景。
希望本文能够帮助读者更好地理解氦氖激光的原理和特性。
氦氖激光治疗仪操作指南
氦氖激光治疗仪操作指南氦氖激光治疗仪（He-Ne）是一种常用的医疗设备，被广泛应用于物理治疗、美容护肤和疾病治疗中。
本文将为您提供一份详细的氦氖激光治疗仪操作指南，以帮助您正确使用和操作该设备。
1. 氦氖激光治疗仪简介氦氖激光治疗仪是一种采用氦氖激光器发出的红色光束进行治疗的设备。
红色光束具有良好的穿透力和生物刺激性，可用于促进血液循环、促进组织修复、疼痛缓解等治疗目的。
2. 操作前的准备在使用氦氖激光治疗仪之前，务必确保设备工作正常并且消毒清洁。
检查设备表面是否有明显损坏，确保开关、电源线等部件完好无损。
在治疗区域周围铺设好防护垫，以防止射线伤害。
3. 开机和设定参数将氦氖激光治疗仪连接至电源插座，并将电源开关打开。
根据治疗需求，在设备面板上设定合适的参数，如治疗时间、功率强度等，以确保治疗的有效性和安全性。
4. 治疗仪的持握和操作握住氦氖激光治疗仪的手柄，将治疗头对准治疗区域。
确保治疗头与皮肤保持适当的距离，一般建议约为1-2厘米。
按下治疗仪上的触发按钮，开始释放激光光束。
在移动时保持匀速，并保持治疗头与皮肤的距离一致，以免产生光斑或烫伤。
5. 治疗时间和频率治疗时间和频率应根据具体情况进行调整。
一般而言，在美容护肤中每个治疗区域的治疗时间约为5-10分钟，每周1-3次；而在物理治疗和疾病治疗中，根据病情严重程度和治疗目的，治疗时间和频率会有所不同。
建议在医生或专业人士的指导下使用。
6. 治疗后的注意事项治疗结束后，及时关闭氦氖激光治疗仪的电源开关，并将设备清洁干净。
治疗后的皮肤可能会有红肿或发热的感觉，这是正常的生理反应，一般会在几小时内自行缓解。
避免暴露在阳光下或进食刺激性食物等刺激性物质，以促进皮肤的恢复。
7. 安全注意事项在使用氦氖激光治疗仪时，请务必遵循以下安全注意事项：- 不要直接对眼睛照射激光光束，以免造成眼部损伤；- 在治疗过程中，避免让激光光束经过突出物，以免产生烫伤；- 在治疗过程中，避免触碰到激光治疗仪的工作部件，以免产生电击或其他意外伤害；- 请将氦氖激光治疗仪放置在儿童无法触及的地方，以防止误操作。
可变色氦氖激光器安全操作及保养规程
可变色氦氖激光器安全操作及保养规程1. 前言氦氖激光器是一种常见的激光器类型，它通过将氦气和氖气混合后进行激发而产生激光。
不同混合比的氦氖激光器可以发出不同颜色的激光，因此被称为可变色氦氖激光器。
本文档旨在指导用户正确地进行可变色氦氖激光器的安全操作和保养。
2. 安全操作2.1. 基本安全操作1.在使用可变色氦氖激光器时，必须佩戴特制的防护眼镜。
2.保持氦氖激光器周围环境干净清洁，以防止灰尘等杂物进入激光器内部。
3.避免使激光直接照射到皮肤，特别是眼睛。
一旦激光误打到人体上，应立即用冷水冲洗，并就医。
2.2. 操作前准备1.在操作前，必须确认可变色氦氖激光器的电源已经关闭，并且没有电压。
2.检查激光器内部是否存在异物或者故障。
3.确认清洁氦氖激光器的方法是否正确，准备好必要的清洁器具。
4.检查防护眼镜是否合适并且没有损坏。
2.3. 操作流程1.打开氦氖激光器的电源，并调整激光的输出强度和颜色。
2.确认激光的路径不能直接照射到人体，防止意外事故的发生。
3.不要长时间开启可变色氦氖激光器，以免影响其寿命。
根据使用情况，适当地调整其使用时间。
4.使用完毕后，必须关闭激光器的电源，并断开电源线。
3. 保养规程3.1. 日常保养1.氦氖激光器的镜头必须定期进行清洁，以保证光线的透明度。
2.定期清洁氦氖激光器的排热系统，以保证激光器在使用时的稳定性。
3.定期检查氦氖激光器的电源线路是否损坏或者老化，并及时进行更换。
3.2. 定期维护1.定期对可变色氦氖激光器进行内部清洁，包括清洗激光管和其他零部件。
2.定期更换激光管等易损部件，以保证激光器的正常使用寿命。
3.定期进行氦氖激光器的日常维护和保养，包括检查各个部件的连接情况和灰尘清理。
4. 结论以上内容为可变色氦氖激光器的安全操作及保养规程，希望用户能够认真阅读，并按照要求进行操作和保养。
只有正确使用和保养可变色氦氖激光器，才能保证其长期的工作性能和寿命。
光信息专业实验报告：氦氖激光模式实验
光信息专业实验报告：氦氖激光模式实验氦氖激光器在实际应用，尤其是基础实验教育中应用非常广泛。
本实验对氦氖激光器的性质进行了测量，主要分为两个部分。
一是氦氖激光器光斑大小和发散角的测量，二是利用共焦球面扫描干涉仪与示波器对氦氖激光器的模式进行分析。
实验仪器及技术参数：1、氦氖激光器：中心波长632.8nm、谐振腔腔长246mm、谐振腔曲率半径为1m2、共焦球面扫描干涉仪：腔长20mm、凹面反射镜曲率半径20mm、凹面反射镜反射率99%、精细常数>100、自由光谱范围4GHz3、示波器、光学镜若干实验一氦氖激光器光斑大小和发散角的测量氦氖激光器发出的光束为高斯光束，高斯光束是我们非常熟悉的一种光束。
我们可以从横向和纵向两个角度来理解高斯光束。
1、横向方向高斯光束之所以称为高斯光束，正是因为其基模在横向上光强的分而呈高斯分布型。
即⁄]（1）是I oo(r,z)=I oo(z)exp[−2r2w2(z)其中，下标00表示基横模，I oo(z)表示中心处的光强，r表示横截面离中心的距离，z 表示所研究的光斑所处的纵向上的位置，w(z)表示z处的光束半径。
光束半径w(z)定义为振幅下降到中心振幅1/e的点离中心的距离，或者说光强下降到中心光强1/e2的点离中心的距离。
从（1）式可以看出，高斯光束横向上光强随着离中心位置越远，光强越小，至w(z)处已基本下降为0，集中了86.5%的功率。
以上的说明可以用图1表示。
图1 高斯光束横向上振幅分布和光强分布2、纵向方向由横向方向上高斯光束的说明可以看出，整个高斯光束可以看成是横向上高斯光斑沿纵向z 轴传播形成的。
那么，纵向上光斑是如何传播的呢？理想的高斯光事假设传播过程中光的总能量不变，传播的过程只是光斑大小发生了变化。
激光器发出的激光束在空间的传播如图2所示。
光束截面最细处成为束腰。
我们将柱坐标（z, r, φ）的原点选在束腰截面的中点，z是光束传播方向。
束腰截面半径为w0,距束腰为z处的光斑半径为w(z)，则w(z)=w o[1+(λzπw o)2]12⁄（2）其中是λ激光波长。
氦氖激光器光束直径
氦氖激光器光束直径
氦氖激光器是一种常见的气体激光器，其光束直径是指在一定距离内光束的横截面直径。
光束直径的大小对于激光器的应用具有重要的影响。
一般来说，光束直径越小，激光器的能量密度就越高，能够产生更强的激光效果。
氦氖激光器的光束直径主要取决于两个因素：激光器输出功率和激光器束腰直径。
束腰直径是指激光光束在传输过程中的最小直径。
当光束传输到一定距离时，光束直径会逐渐扩散，直到达到其束腰直径。
因此，精确控制激光器束腰直径是保持光束直径稳定的关键。
在实际应用中，氦氖激光器的光束直径可以通过使用透镜来调节。
透镜的作用是对光线进行聚焦或发散，从而改变光束直径。
通过选择合适的透镜，可以使光束直径达到最小值，从而实现更高的激光功率和更强的激光效果。
总之，氦氖激光器的光束直径对于其应用具有重要的影响。
通过精确控制束腰直径和选择合适的透镜，可以实现更高的激光功率和更强的激光效果。
- 1 -。
氦-氖激光器简介
氦-氖(He-Ne)激光器摘要：本文介绍了He-Ne激光器的工作原理，结构及谐振腔，He和Ne原子的能级图，He-Ne激光器的速率方程，激发过程和输出特性，影响其寿命的因素，并简单介绍了其应用和优点。
关键词：He-Ne激光器；激发原理；结构及谐振腔；速率方程；激发过程；输出特性；寿命一．氦-氖(He-Ne)激光器简介气体激光器是以气体或蒸气为工作物质的激光器。
由于气态工作物质的光学均匀性远比固体好，所以气体激光器易于获得衍射极限的高斯光束，方向性好。
气体工作物质的谱线宽度远比固体小，因而激光的单色性好。
但由于气体的激活粒子密度远较固体为小，需要较大体积的工作物质才能获得足够的功率输出，因此气体激光器的体积一般比较庞大。
由于气体工作物质吸收谱线宽度小，不宜采用光源泵浦，通常采用气体放电泵浦方式。
在放电过程中，受电场加速而获得了足够动能的电子与粒子碰撞时，将粒子激发到高能态，因而在某一对能级间形成了集居数反转分布。
除了气体放电泵浦外，气体激光器还可采用化学泵浦，热泵浦及核泵浦等方式。
He-Ne激光器是最早研制成功的气体激光器。
在可见及红外波段可产生多条激光谱线，其中最强的是632.8nm,1.15μm和3.39μm三条谱线。
放电管长数十厘米的He-Ne激光器输出功率为毫瓦量级，放电管长（1~2）m的激光器输出功率可达数十毫瓦。
由于它能输出优质的连续运转可见光，而且具有结构简单、体积较小、价格低廉等优点，在准直、定位、全息照相、测量、精密计量等方面得到广泛应用。
二．氦-氖(He-Ne)激光器的工作原理氦氖激光器的激光放电管内的气体在涌有一定高的电压及电流（在电场作用下气体放电），放电管中的电子就会由负极以高速向正极运动。
在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞，电子的能量传给原子，促使原子的能量提高，基态原子跃迁到高能级的激发态。
这时如有基态氖原子与两能级上的氦原子相碰，氦原子的能量传递给氖原子，并从基态跃迁到激发的能级状态，而氦原子回到了基态上。
HNR 系列 氦氖激光器 使用说明书
使用说明书HNR系列氦氖激光器KEWLAB Pty Ltd目录一.产品介绍 (1)二.技术参数 (1)三.产品界面说明 (2)四.操作流程 (4)五.机械图纸 (5)六.安全事项 (6)七.常见故障 (7)一.产品介绍氦氖激光器是以氦气、氖气作为工作物质的气体激光器，以连续激励方式输出激光。
HNR系列氦氖激光器采用激光管和激光电源分离的结构，型号种类齐全，输出功率从1.2mW～5mW。
氦氖激光器采用管式设计，成熟的硬封接技术，能方便地安装在光学系统中，广泛应用于准直、定位、全息技术、精密测量、医学、光学教学等领域。
特点：●单色性好●稳定性好●光束质量高●方向性强●结构紧凑●操作简单二.技术参数1.激光管参数产品型号HNR012R HNR015R HNR020R HNR030R HNR040R HNR050R 工作波长632.8nm632.8nm632.8nm632.8nm632.8nm632.8nm 输出功率≥1.2mW≥1.5mW≥2.0mW≥3.0mW≥4.0mW≥5.0mW 发散角≤1.9mrad≤1.9mrad≤1.9mrad≤1.9mrad≤1.9mrad≤1.9mrad 偏振模式随机随机随机随机随机随机光斑直径0.57mm0.60mm0.64mm0.70mm0.90mm 1.0mm 功率稳定性±5%±5%±5%±5%±5%±5%模式TEM00TEM00TEM00TEM00TEM00TEM00工作电流4mA4mA4mA5mA5mA5mA工作寿命>5000小时>5000小时>5000小时>5000小时>5000小时>5000小时输入电压220V±10%220V±10%220V±10%220V±10%220V±10%220V±10%封装尺寸Φ36mm×224mmΦ44mm×279mmΦ44mm×294mmΦ44mm×324mmΦ44mm×344mmΦ44mm×344mm2.激光电源参数产品型号HNE-1HNE-2输入电压(VAC)220220电流(mA)45工作电压(V)15001500启动电压(V)50006000外置电源尺寸(mm)140×170×70140×170×70工作温度(℃)-40～70产品备注：所有激光管配相应激光电源三.产品界面说明产品全貌1.激光电源2.激光管出光孔线孔4-M4安装孔四.操作流程(1)拆开产品包装，检查产品是否完整，如果货物不完整，或有不正确的货物寄给你，请立即联系我司。
第二章 氦氖激光器
He（23S1、21S0）与Ne（2S、3S）能量非常接近， 很容易发生碰撞能量转移，且都是亚稳态，原子辐 射寿命较长，电子碰撞截面大，有利于选择激发Ne 到（2S、3S）能级。 He对Ne的选择性激发比电子直接碰撞激发的概大， Ne（3S2）对He共振能量转移激发依赖最大。可以认
为Ne（3S2）上的粒子是由He（21S0）能量转移激发。
2013-7-5
激光器件原理与设计
14
第二章 氦氖激光器
在电流逐渐增大、电子密度增 强的过程中，激光上能级的粒 子最初呈线性增长。随着电子 碰撞消激发加剧，粒子增长速
度减缓，最后达到饱和状态。
而激光下能级的粒子在此过程 中始终保持着线性增长的关系，
故而使粒子数反转值在某一放
电电流条件下，出现最大值。 从图中可看到，随放电电流变 化，增益 存在一个最佳值
2013-7-5
激光器件原理与设计
17
第二章 氦氖激光器
2.增益分布：增益沿放电管轴向分布均匀，径向分布不均匀
影响因素：放电电流、总气压和气体混合 比。 随电流增大，管轴中心出现增益饱和并下 降；电流继续增大，管壁附近出现增益下 降。 在一定电流下，气压增大，管轴中心出现 增益饱和并下降。这是因中心处Ne(1s)粒 子在气压较大时不易扩散到管壁碰撞弛豫， 导致Δ N减小，增益下降。 Ne增多，增益下降且径向分布加宽。
2013-7-5 激光器件原理与设计 1
第二章 氦氖激光器
(3) 输出稳定：功率稳定性达到30秒内的误差为0.005%, 十分钟内的误差为0.015％。 (4) 可见光输出。 适用于：精密测量、检测、准直、导向、水中照明、信息 处理、医疗等 。 1.2.1 He-Ne激光器工作原理 一、He-Ne激光器工作物质能级特点 He-Ne激光器是混合气体器件，Ne为产生激光的物质， He是辅助气体，用来提高Ne泵浦效率 。
1.8He-Ne激光器
2.
3.
利用气体放电泵浦方法向CO2气体分子注入能量， 使放电管中CO2分子达到反转分布状态。 将直流电压的两输出端分别接到放电管的两电极 上，当不加电压或电压很低时，两电极间的气体完 全绝缘，内阻为无穷大，没有电流流过；随着电压 的升高，气体中开始有带电粒子移动，气体的内阻 开始减小，当达到某一电压值时，内阻急剧减小， 电流迅速增加、气体被击穿、放电开始，这一电压 值叫做着火电压； 放电管中的气体被击穿放电后，电流增长、气体 中载流子增加、激光放电管的内阻下降、又进一步 引起电流的增加，这一过程反复进行，放电管呈现 负阻效应，为了使放电能够稳定地工作在放电管电 流—电压特性曲线的某一点上，在放电管的供电电 路中采取了限流措施。
气体激光器
光束质量好，线宽窄，相干性好，谱线 丰富。 效率低，能耗高，寿命较短，体积大。 原子（氦－氖）激光器， 离子（氩，氪，金属蒸汽）激光器， 分子（CO2,CO,准分子)激光器。
氦-氖(He-Ne)激光器 He-Ne)激光器
图(5-9) He-Ne激光器的基本结构形式
氦—氖激光器(He-Ne 激光器)是原子气体激光 器，工作物质是氦原子和氖原子气体，氖原子能级 间的跃迁产生激光谱线，氦原子起能量转移作用， 这是最早研究成功的气体激光器。医学中常将此种 激光器用做“光针”和照射治疗的工具，对溃疡的 治疗有较好的疗效。
图(5-10 )是与产生激光有关的Ne原子的部分能级图，Ne原子的激光上能级 是3S和2S能级，激光下能级是3P和2P能级。 1. He-Ne激光器的结构和激发机理
He-Ne激光器是典 型的四能级系统， 其激光谱线主要有 三条 : 3S→2P 0.6328µ 2S→2P 1.15µ 3S→3P 3.39µ
图(5-12) 封离式CO2激光器结构示意图
氦氖激光操作方法
氦氖激光操作方法
氦氖激光是一种常见的气体激光，操作方法如下：
1. 准备工作：确保操作环境安全，防止激光辐射对人体产生危害。
2. 开启供气系统：连接氦氖气瓶，并打开气瓶阀门，使氦氖气体进入激光器。
3. 加热激光管：开启激光器加热系统，将氦氖激光管加热到适当的温度，通常在100-150摄氏度。
4. 点火：使用高压点火电源对激光管进行点火，产生电流放电，激发激光器内的气体。
5. 调整激光束：通过调整激光器内部的反射镜和透镜，使激光束聚焦或扩散，得到所需的激光束直径和聚焦效果。
6. 控制激光输出：使用功率稳定电路和开关，控制激光器的输出功率和开关状态，以满足不同实验或应用的需求。
7. 关闭激光器：在使用完毕后，关闭氦氖气瓶阀门，断开供气，并关闭激光器的电源，将激光器冷却至室温。
请注意，以上仅为概述的操作步骤，实际操作时应严格按照激光器的说明书和相关安全规范进行操作，以确保安全性和操作的有效性。
氦氖激光器参数-概述说明以及解释
氦氖激光器参数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分是引言的一部分，用于简要介绍氦氖激光器参数的主题和背景。
下面是关于氦氖激光器参数概述的内容：概述氦氖激光器是一种常见且重要的激光器类型，具有广泛的应用领域。
该类型的激光器在科学研究、医疗、工业和通信等领域都扮演着关键的角色。
为了更好地理解和控制氦氖激光器的工作状态，人们需要对其参数进行全面研究和分析。
本篇长文将详细探讨氦氖激光器的参数，包括其基本原理和工作参数。
我们将全面介绍氦氖激光器的工作原理，以及与其相关的参数，如激光波长、频率、功率以及激光束质量等。
通过对这些参数的研究，我们可以更好地了解氦氖激光器的性能特点和限制条件。
除了介绍氦氖激光器参数的原理和定义，本文还将关注这些参数对氦氖激光器性能的影响以及其在各个应用领域中的实际应用。
通过对不同参数的调节和优化，我们可以进一步提高氦氖激光器的工作效率和品质，从而满足各种应用的需求。
最后，本文将总结对氦氖激光器参数的研究成果，并展望其在未来的应用前景。
通过深入研究和探索，我们相信将可以进一步拓展氦氖激光器的应用范围，并为相关领域的科学研究和技术发展做出更大的贡献。
在接下来的正文中，我们将详细介绍氦氖激光器的基本原理和工作参数，并探讨其在不同领域中的应用案例。
通过阅读本文，读者将能够对氦氖激光器参数有一个全面的了解，并且能够应用这些知识进行相关研究和实践工作。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面的描述：本文分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，首先对氦氖激光器的概述进行介绍，包括它是一种什么样的激光器以及其特点和应用领域等内容。
然后介绍文章的结构，即本文将从氦氖激光器的基本原理和工作参数两个方面进行讨论，并给出了本文的目的。
引言部分的目的是为读者提供一个对文章整体内容有基本了解的导引。
在正文部分，将详细阐述氦氖激光器的基本原理和工作参数。
在2.1节中，将介绍氦氖激光器的基本原理，包括工作原理、激光产生的过程以及相关的光学元器件等。
HeNe激光器的激发机理
中南大学光电子技术基础氦氖激光器原理专业班级：微电子1301班*名：***08031301杨文彬0803130104 指导教师：***时间： 2016年6月HeNe 激光器的简介氦氖激光器是最典型的惰性气体原子激光器。
它输出的是连续光。
最重要的谱线有632.8nm 、1.15um 、3.39um ，近来又向短波方向延伸，获得橙光（612nm ，604nm ）、黄光（594nm ）和绿光（543nm ）等谱线。
该种激光器的输出功率只有毫瓦级（最大到1W ），但它们的光束质量很好。
发散角小（1mrad 以下），接近衍射极限；单色性好（带宽小于20Hz ）；稳定性高（频率稳定最高达1510x 5-，频率重复性为1410x 3-，功率稳定度小于%2±）；加之输出光是可见光， 适于在精密计量、检测、准直、导向、水中照明、信息处理、医疗以及光学研究等方面应用。
HeNe 激光器的工作原理1. HeNe 激光器工作物质能级的特点HeNe 激光器是充有He 、Ne 混合气体的器件，其中Ne 为产生激光的物质，而He 是提高其泵浦效率的辅助气体。
He 为原子序Z=2的元素。
基态时，它的两个核外电子都处于最低能级（电子组态1s1s ）,原子态为011S 。
当外界给He 原子提供一定能量后，一个电子留在最低态，而另一个电子则获得跃到较高能态（电子组态1s2s ，1s2p ，1s3s ），是He 原子激发。
其中与HeNe 激光器有关的是电子组态1s2s 的012S 、132S 两能级（图1.2.1）。
这两个能级离基态最近，是与基态之间禁戒辐射跃迁的亚稳态能级，由于亚稳态原子的寿命比其它能级的寿命S 10-8要长，这为氖原子激发上能级积累粒子提供了有利的条件。
Ne 为原子序Z=10的元素.基态时，电子组态是6222P 1S 1S ，受激时，最外层的一个电子获能跃到最高能态，其他电子仍然维持原状态形成激发态。
电子跃到s 轨道的组态都由四个原子能级组成，而跃到p 轨道的组态皆由10个原子能级组成。
氦氖激光器
氦氖激光器
世界上第一台激光器是由美国物理学家西奥多﹒梅曼制成的红宝石激光器，其工作物质是红宝石棒。
氦氖激光器是继红宝石激光器出现的第二台激光器，也是第一台气体激光器。
氦氖激光器通常是由工作物质（He、Ne气体）、谐振腔及激发电源构成。
氦氖气体被充在放电管中，放电管由电极、毛细管和储气管组成，其正电极通常是钨棒，负电极是铝皮圆筒，中间是毛细管，毛细管是约束辉光放电的主要区域，也是氦氖激光器的主要区域。
谐振腔的作用主要是维持光振荡，增大光强，选择激光束的方向，选择光频及提供激光输出通道。
氦氖激光器的主要结构形式：（1）内腔式：两块反射镜和放电管、谐振腔固定在一起；（2）外腔式：反射镜与谐振腔分开；（3）半内腔式：一块反射镜和放电管、谐振腔固定在一起，另一块分开。
氦氖激光器是用气体放电方式激励的，当在放电管中通以适当适当电流时，被加速的电子把氦原子通过碰撞激发到亚稳态，然后处于亚稳态的氦原子与基态氖原子碰撞将能量转移给氖原子，并使其激发到4S和5S能级。
当适当频率的光子入射时，就会产生相应能级间受激辐射放大，发出相应波长的激光。
氦氖激光器的特性：（1）一般特性：方向性好，单色性好，相干性强;(2)频率特性；（3）偏振特性；（4）放电特性。
氦氖激光器波长测定
氦氖激光器波长测定
氦氖激光器是一种气体激光器，它利用氦气和氖气混合产生激光。
氦氖激光器的波长测定是指测量氦氖激光的波长。
氦氖激光器通常产生两个主要的波长：632.8纳米（红光）和543.5纳米（绿光）。
这些波长非常稳定，并且可以通过使用干涉仪、折射仪或光栅进行精确测量。
干涉仪是一种常用的测量氦氖激光器波长的设备。
它利用激光光束的干涉现象来测量波长。
干涉仪由两个光学平台组成，其中一个被称为固定平台，另一个被称为移动平台。
通过调整移动平台的位置，可以观察到干涉条纹的移动。
通过测量干涉条纹的移动距离，可以计算出激光的波长。
折射仪也可以用于测量氦氖激光器的波长。
折射仪通过将激光光束通过一个棱镜或光栅来测量光的折射角。
根据光的折射角和折射率的关系，可以计算出波长。
光栅也是一种测量氦氖激光器波长的常用设备。
光栅是有规律的一排平行线，通过将激光光束通过光栅，可以产生一系列的衍射光束。
根据衍射的角度和光栅常数的关系，可以计算出波长。
通过使用这些仪器和方法，可以准确测量氦氖激光器的波长。
这对于许多应用，如激光测距仪、激光显示和激光切割等，非常重要。
氦-氖激光器简介
氦-氖(He-Ne)激光器摘要：本文介绍了He-Ne激光器的工作原理，结构及谐振腔，He和Ne原子的能级图，He-Ne激光器的速率方程，激发过程和输出特性，影响其寿命的因素，并简单介绍了其应用和优点。
关键词：He-Ne激光器；激发原理；结构及谐振腔；速率方程；激发过程；输出特性；寿命一．氦-氖(He-Ne)激光器简介气体激光器是以气体或蒸气为工作物质的激光器。
由于气态工作物质的光学均匀性远比固体好，所以气体激光器易于获得衍射极限的高斯光束，方向性好。
气体工作物质的谱线宽度远比固体小，因而激光的单色性好。
但由于气体的激活粒子密度远较固体为小，需要较大体积的工作物质才能获得足够的功率输出，因此气体激光器的体积一般比较庞大。
由于气体工作物质吸收谱线宽度小，不宜采用光源泵浦，通常采用气体放电泵浦方式。
在放电过程中，受电场加速而获得了足够动能的电子与粒子碰撞时，将粒子激发到高能态，因而在某一对能级间形成了集居数反转分布。
除了气体放电泵浦外，气体激光器还可采用化学泵浦，热泵浦及核泵浦等方式。
He-Ne激光器是最早研制成功的气体激光器。
在可见及红外波段可产生多条激光谱线，其中最强的是632.8nm,1.15μm和3.39μm三条谱线。
放电管长数十厘米的He-Ne激光器输出功率为毫瓦量级，放电管长（1~2）m的激光器输出功率可达数十毫瓦。
由于它能输出优质的连续运转可见光，而且具有结构简单、体积较小、价格低廉等优点，在准直、定位、全息照相、测量、精密计量等方面得到广泛应用。
二．氦-氖(He-Ne)激光器的工作原理氦氖激光器的激光放电管内的气体在涌有一定高的电压及电流（在电场作用下气体放电），放电管中的电子就会由负极以高速向正极运动。
在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞，电子的能量传给原子，促使原子的能量提高，基态原子跃迁到高能级的激发态。
这时如有基态氖原子与两能级上的氦原子相碰，氦原子的能量传递给氖原子，并从基态跃迁到激发的能级状态，而氦原子回到了基态上。
氦氖激光器的波长
氦氖激光器的波长激光技术是一种高科技产业，它的应用已经广泛涉及到各个领域，如医学、通信、材料加工、测量等等。
而氦氖激光器是最早被发明和应用的激光器之一，其波长在激光技术中也具有重要的地位。
本文将从氦氖激光器的波长入手，探讨其在激光技术中的应用和发展。
一、激光器的波长激光器是一种产生激光的装置，激光是一种具有高单色性、高亮度、高相干性的光束。
激光器的波长是指激光的波长，即激光光束的颜色，也是激光器的重要参数之一。
激光器的波长和光谱分布决定了激光的特性和应用范围。
不同波长的激光器在不同应用领域具有不同的优势。
二、氦氖激光器的波长氦氖激光器是最早被发明和应用的激光器之一，其波长为632.8纳米，属于可见光范围。
氦氖激光器的波长是由氦气和氖气的混合物产生的，其光谱分布为多个谱线，其中最强的谱线为红光谱线。
氦氖激光器的波长具有高单色性和高相干性，适用于许多领域的应用。
三、氦氖激光器的应用氦氖激光器的波长在激光技术中具有广泛的应用。
以下是其主要应用领域：1、医疗：氦氖激光器的波长适合用于医疗领域，如皮肤病治疗、眼科手术等。
氦氖激光器的波长能够穿透人体组织，对皮肤病、血管病等有良好的治疗效果。
2、通信：氦氖激光器的波长适合用于光通信领域。
其波长处于可见光范围，能够传输高速数据和图像，具有高速、高质量的传输特性。
3、材料加工：氦氖激光器的波长适合用于材料加工领域。
其波长能够对金属、塑料等材料进行精细加工，如切割、打孔、雕刻等。
4、测量：氦氖激光器的波长适合用于测量领域。
其波长能够精确测量物体的距离、速度等参数，如激光测距仪、激光速度计等。
四、氦氖激光器的发展氦氖激光器是最早被发明和应用的激光器之一，但其在激光技术中的地位已经逐渐被其他激光器所代替。
近年来，随着激光技术的不断发展，新型激光器的出现，氦氖激光器的应用范围也在逐渐缩小。
目前，氦氖激光器的主要应用领域是医疗、通信和测量。
在医疗领域，氦氖激光器已经被其他激光器所替代，如二极管激光器、CO2激光器等。
氦氖激光器的增益谱
氦氖激光器的增益谱
增益谱的特性取决于氦氖激光器的工作原理。
氦氖激光器中的
氦气和氖气在受到电击的激发后会产生共振辐射，从而产生特定波
长的光。
增益谱的宽度和形状受到激发条件、气体压力、激光腔的
设计和镜面反射率等因素的影响。
一般来说，氦氖激光器的增益谱是窄带的，通常集中在几个特
定的波长上。
这些波长通常位于红色光谱范围，包括可见光的红色
和橙色区域。
这使得氦氖激光器在实验室、医疗、测量和指示等领
域有着广泛的应用。
总的来说，氦氖激光器的增益谱是在可见光范围内的窄带光谱，具有特定的波长特性，这使得氦氖激光器在各种应用中发挥着重要
作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
He－Ne激光器实例
普通氦氖激光器
电源和激光管封装在一起
2.3 He－Ne激光器的工作能级 典型的四能级系统 图：
共振转移： He原子的21S0和23S1态分别与Ne原子的3S﹑2S态靠得很近 He + e He（21S0）+ e He + e He（23S1）+ e He（21S0）+ Ne He + Ne（3S2)+0.048ev He（23S1）+ Ne He + Ne（2S2)+0.039ev 电子碰撞激发：（与共振转移相比，此过程的激发速 率要小得多） e + Ne e + Ne（2S) e + Ne e + Ne（3S) 串级跃迁：Ne与电子碰撞被激发到更高能态，然后再跃 迁到2S和3S态，此过程贡献最小 复合激发： 先形成分子离子，再与电子碰撞获得激发态Ne分子
氦－氖气体激光器
基本内容 回顾：激光器的基本结构 一 激光器的基本知识 二 氦氖激光器的工作原理介绍
回顾：激光器的基本结构
所有激光器的基本组成都包括三大部分： 工作物质： 激光器的核心 氦氖激光器的He－ Ne气 Nd+3：YAG激光器中的Nd+3 谐振腔： 形成激光振荡的必要条件，还对光 束质量起着约束作用 平平腔 平凹腔 稳定 腔 非稳腔 泵浦系统：为实现粒子数反转提供外界能量 电激励 光激励 热激励 化学能激励 核能激励
2.5 He-Ne激光器的输出功率
1.1 He-Ne激光器的增益系数 He-Ne激光器属于以非均匀加宽为主但又不能忽略均匀加宽 影响的综合加宽线型，按照综合加宽的情况计算其输出功 率。 Ne原子在 到 +d 范围内的小信号反转粒子密度按多普 勒非均匀展宽公式为
n 0 ( )d n 0 g D ( , 0 )d
P ATI
A为光束的有效横截面积。一般情况下，激光束受谐振腔 内振荡光束模体积的限制，不能充满整个放电毛细管。 对激光又贡献的只是模体积内的那部分气体原子。因此 A应为毛细管的截面积乘以一个系数。
I0
：工作在中心频率处沿着激光输出方向传播的光
1.3 提高0.6328m输出功率的一些方法 从上节推导的输出功率公式看，影响He-He激光器输出功率的因素很多，主要的 方面如下： 1增加毛细管长度l可使输出功率增加。但l过长，谐振腔易变形，影响功率 输出。毛细管内径小，有利于提高Gm，但太小时Gm反而降低，这是因为 在长度固定时，内径小则总粒子数少，而且谐振腔容易失调。 2选择最佳放电条件。输出功率随着增益系数Gm增大而提高，而Gm有最佳放 电条件，所以必须选择最佳放电条件以得到尽量大的Gm。 3减小腔内损耗。减小腔内损耗ac对增加输出功率非常有意义，因为He-He激 光器的增益比较低，输出镜的透过率T比较小，损耗的影响非常明显。为 减小损耗，要选用损耗小，易于调整的双凹腔或者平凹稳定腔，并合理设 计谐振腔长，凹面镜曲率半径和毛细管内径。 4抑制3.39m的辐射，0.6328m和3.39m两条激光谱线有共同的激光上能 级，而后者增益系数比较高，如果不进行抑制，3.39m的辐射将在腔内振 荡中消耗大量的激发态原子。抑制3.39m辐射的办法有
式中 n 为原子的总反转粒子密度， 0为Ne原子辐射的中心频 率， g ( , ) 为非均匀展宽线型函数，表示式为
0
D
0
g D ( , 0 )
2 D
(
ln 2
)1 / 2 e 4( 0 ) / D 2 ln 2
D 7.16 10 7 (
稳态后，dn4/dt＝0，由2.4.3可得
S4 :
S04： He基态（11S0）到He（21S0）的 电子激发速率常数
消激发速率常数
n4 n0ne S04 /(ne S4 A)
2.4.4
S02：电子激发速率常数 A： 自发辐射几率
将2.4.4式代入2.4.2式，有
n3
Kn1n0 ne S04 ( Kn0 1 / 3 )(ne S 4 A)
T 1/ 2 ) 0 M
D 为多普勒线宽，T为绝对温度，M为原子量， 0为中心频率。
这部分粒子发射中心频率为 ，线宽为 H 的均匀加宽谱线。 若有频率为 ，强度为 I 的强光入射，则这部分粒子对 增益的贡献为
dG( , I ) B21 h 0 2 c H H 2 ) 2 n0 g D ( , 0 )d I H 2 ( ) ( ) (1 ) 2 Is (
﹑半内腔
﹑旁轴式 ﹑单细管式
2.2 He－Ne激光器的特点 典型谱线： 632.8nm 1.15m 3.39m 其他谱线： 612nm 594nm 543nm
优点：1. 光束质量好 Θ＜1mrad 2.单色质量好，带宽＜22Hz 3.稳定性高 功率稳定（ ＜2％）
频率稳定（ ＜5×10-15） 4.在可见光区
2.4 He－Ne激光器的最佳放电条件
2.4.1 求粒子反转数△n＝n3-n2 Ne（3S2）能级上粒子数密度n3
dn3 n Kn1n4 Kn0 n3 3 dt 3
n0：He基态（11S0）上的粒子数密度
n1：Ne基态（11S0）上的粒子数密度
2.4.1
n2：Ne（2P4）能级上的粒子数密度 n3：Ne（3S2）能级上的粒子数密度 n4：He（21S0）能级上的粒子数密度 K: 转移速率常数
FG段：
GH段：
反常辉光放电区
弧光放电过渡区 （G点为弧光着火电压点）
H点以后： 稳定弧光放电区
二 氦氖激光器
2.1氦氖激光器的结构
工作物质： He-Ne气体（He为辅助气体），气压比为5：1－7：1 谐振腔： 一般用平凹腔，平面镜为输出镜，透过率约1％－2％，凹面镜 为全反射镜 泵浦系统： 一般采用放电激励 激光管结构： 式 按谐振腔与放电管的放置方式分为内腔式 ﹑外腔式 按阴极及贮气室的位置不同分为 同轴式
n2 K3i
粒子数密度与放电电流的关系图
其中 K1 K Kn1 n0 S04 /(Kn0 1/ 3 )
K 2 K S4
K3 K n1S02 / A
2.4.3
△n与He﹑Ne气压的关系 n2通常比n3小得多，因此反转粒子数主要取决于n3
当He﹑Ne气压比一定时： 总气压较低，n0和n1减少，n3随之减小 总气压很高时，n0n1可增加，但电子与原子碰撞次数增加， 电子的动能减小，电子温度降低，S04降低，导致n3下降 可见，存在一最佳总气压，使反转粒子数最高 当总气压一定时： Ne气含量过少，n1减少，使n3减少 Ne含量过多，因Ne比He易电离而导致电子能量和温度降 低，使S04和n3减小 可见，He和Ne的气压比也存在最佳值
2G( , I )l ac T
将此式带入到上节的增益系数公式，就可以在ac和T已知的 情况下求出。于是输出功率也就确定了。
由于该式不容易求解，因此引入图解法，引入激发参量 。 由 能图解法计算出 I0 ，再根据下式计算出输出功率P
2Gml /ac T
0
一 气体激光器的基本知识
气体激光器的优点： 1. 工作物质均匀性好，输出激光光束质量好 2. 谱线宽，从远红外到紫外 3. 输出功率大，转换效率高（电光转换） 4. 结构简单，成本低
1.1 气体放电基本原理
气体放电粒子种类： 1）中性粒子 CO2, He－Ne
2）带电粒子 Ar+ 3）激发粒子 A′ 碰撞规律： 弹性碰撞 非弹性碰撞
1.4 输出功率的稳定性
He-He激光器在工作过程中，输出功率会随时间做周期性的或 随即的波动。 波动频率1Hz以下的为功率漂移 波动频率1Hz以上的为噪声 产生噪声的原因有：自发辐射的随即性 振荡模的不稳定性 谐振腔的振动 激光电源的变化 放电噪声等 造成漂移的原因有： 1 放电电流波动造成输出功率的波动； 2谐振腔光轴与毛细管轴线相对位置发生变化引起功率波动 ； 3纵模的变化引起输出功率的波动。在只有少数几个纵模振荡 的短腔激光器中，温度的变化或其他原因导致腔长发生了 变化，谐振腔的纵模也要发生改变，将造成增益曲线的烧 孔面积变化，从而引起输出功率的波动。
稳态时，dn3/dt＝0，由上式有
n3
Kn1n4 Kn0 1 / 3
2.4.2
3
同理，He（21S0）能级上的粒子数密度n4的 ne： 电子密度 速率方程为：
Ne（3S2）的粒子数驰豫到其他能 级的驰豫时间
dn4 n0 ne S 04 (n4 ne S 4 n4 A) 2.4.3 dt A′：衰减几率
D
2 ln 2 ( 0 ) D B21 h 0 2 c D ln 2
ln 2 1 ( I / I s ) H
Gi0 ( 0)
n 0
用复变误差函数定义 W ( i )表示，综合加宽大信号增益系数 表示为
G( , I ) Gi0 ( 0 ) 1 I Is WR ( i )
ln(R1R2 ) ln(1 T ) T
ac 1 e 2al 2al
ac是除透射损耗外，光在谐振腔内往返一次的总损耗百分数。 He-Ne激光器中，包括以下损耗： 1谐振腔反射镜的吸收和散射损耗 2全发射镜的透射损耗 3腔内光学元件（入布儒斯特窗片）带来的附加损耗 4光通过毛细管后的衍射损耗 5谐振腔调整得不好造成的损耗 做近似代换后得到
B21为受激辐射系数，c为光速，h为普朗克常数。 总增益为全部粒子对频率 的光的增益贡献之和，将上式 积分整理后得到
G ( , I ) dG ( , I ) Gi0 ( 0 ) 1 I 1 Is
e x
2
( x) 2 2