光电子技术PPT课件

.
8
（3）. 分子气体激光器
1) 工作物质:中性气体分子， 如 CO2 激光器：
He－Ne激光器由于增益低，谐振腔一般用平凹腔，平面镜为输出端， 透过率约1%～2％，凹面镜为全反射镜。
.
5
He—Ne激光器的寿命
He－Ne激光器使用一段时间或存放一段时间后，它的输出功率会逐渐
降低，以致最后没有激光输出。现在一般规定输出功率下降到最高功率
的1／e的工作时间为器件的寿命。影响器件寿命的因素大致有以下几方
窗与放电管粘合处以及吹制管坯时可能留下来的微小漏气孔。为防止慢
漏气，要提高封接工艺水平并改革现有封接方法。
2．放电管内元件放气
放电管内的元件及放电管内壁都会吸附杂质气体，如果除气不彻底，以
后就会慢慢释放出来。同时激光管清洗得不干净时，污物和洗液也会放
出大量杂质气体，这些杂质气体会改变原充气的气体成分，影响输出功
.Байду номын сангаас
1
按激光工作介质分：
固体激光器 (光纤激光器）
气体激光器 半导体激光器 染料激光器 自由电子激光器
.
2
化学组成
原子激光器 分子激光器 离子激光器 自由电子激光器 准分子激光器
.
3
1.气体激光器
工作物质（气体）均匀性好，输出光束 的质量（单色性、方向性）相当高。
以气体或金属蒸汽为工作物质，大多数气体激光器能连续工作，其 激励过程涉及的能级比较固定——利用气体放电中的电子碰撞来激 发。按气体激光工作物质的能级跃迁类型，又可分为：
为了减少溅射，要选用不易溅射的金属做电极，并避免表面放电电流密度超过 溅射阈值。为防止溅射物吸收造成的工作气压降低，在充气时可略高于最佳 总气压。
4．工作气体的吸附、吸收和渗透 放电管内的工作气体可被电极和管壁吸附在表面，或吸收到金属和玻璃内部， 甚至还会透过管壁渗透到大气中去。氖的电离电位比氦低，它比氦更容易被 吸附或吸收。氦原于直径比氖小，它渗出管外的能力比氖强。
率。
为克服放气，要对放电管及其内部元件进行认真清洁处理和除气。此外，
在放电管内可放置吸气剂，例如钡钛、钡铝镍等，它们可吸收大量氮气、
二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、氧.、氢等，但不吸收氦、氖。
6
3．阴极溅射 阴极在正离子轰击下会产生阴极溅射，溅射出来的金属材料会吸收工作气体， 导致管内工作气压降低。同时溅射物质还会污染谐振腔反射镜或布儒斯特窗 片。
由于这些原因，管内的总气压和氦、氖气压比会慢慢变化，使之偏离最佳工
作状态，造成输出功率下降。
为防止氦气渗出，要选用渗氦低的材料做放电管。为防止氦气渗出造成气压比
降低，充气时充入的气压可高于最佳气压比。还可以采用三层套管，即在放
电管外再加一层氦气补偿套管，管内充入的氦气，气压应高于放电管内的气
压。
5．谐振腔反射镜的污染
(1) 原子气体激光器：中性气体原子，如He-Ne激光器 工作气体：He和Ne，比例为：1:10。其中产生激光跃迁的是Ne气。 He是辅助气体，用以提高Ne原子的泵浦速率。 谐振腔：多用平凹腔，或由球面镜构成的共焦谐振腔
泵浦源：采用直流高压电使气体放电的泵浦形式
主要输出波长：632.8nm（红光）、1.15m、3.39 m（红 外光）
溅射沉积在反射镜上或放电管内未加清除掉的污物挥发后会沉积到反射镜上，
促使其反射率下降。为防止反射镜污染，除认真清洁内部和减少溅射外，设
计He－Ne激光器时，应注意反射镜到阴极的距离要大于3cm。
目前He－Ne激光器最长的寿命可达1. 0万小时。
7
（2）. 离子气体激光器
1) 工作物质:离子气体原子， 如氩离子Ar+ 连续工作的氩离子激光器可产生9条蓝绿激光谱线,其中以488nm和514.5m
谱线最强。在谐振腔内插入棱镜等色散元件,可以获得单谱线激光。
2）谐振腔：
3）泵浦源：低电压大电流弧光放电泵浦
由于Ar原子的电离能量(≈15eV)和激光跃迁上能级的激发能量(≈20eV)较高,
正常运转所要求的平均电子动能(电子温度)很高。为了提高电子温度,氩
离子激光器中的充气压强一般在150Pa以下。但低压强意味着Ar原子密
输出功率：1mW-100mW，可连续工作
能量转换效率：较低，万分之几 .
4
He－Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管和激光电源组成。激光 管由放电管、电极和光学谐振腔组成。
放电管是氦一氖激光器的心脏，它是产生激光的地方。放电管通常由毛细 管和贮气室构成。放电管中充入一定比例的氦（He）、氖（Ne）气体， 当电极加上高电压后，毛细管中的气体开始放电，受电场加速而获得足 够能量的电子与氖原子碰撞时，将氖原子激发到高能态，使氖原子受激， 产生粒子数反转。贮气室与毛细管相连，这里不发生气体放电，它的作 用是补偿因慢漏气及管内元件放气或吸附气体造成He,Ne气体比例及总 气压发生的变化，延长器件的寿命。放电管一般是用GG17玻璃制成。 输出功率和波长要求稳定性好的器件可用 热胀系数小的石英玻璃制作。
度子小激光,为器了必提须高采电用离大和电激流发孤速光率放,必电1须06激A/增m发2 加,放放电电管管内内电的流电密子度密通度常,所超以过氩离
106A/m2
。
氩离子激光器的输出功率随放电电流的增长而迅速增长,但电流过高也会因
多重电离的出现和高温引起的谱线加宽而导致增益和输出功率的下降。
输出功率：500mW/cm2（连续）、1kW/cm2（脉冲） 能量转换效率：较低，千分之几
面：
1．慢漏气
当放电管密封不严密时，空气中的氮、氢等气体分子会渗透到管内，使
放电条件改变并加快氦、氖原子激发态的消失速率，无疑，这将影响器
件输出功率。出现慢漏气时，激光器的放电颜色将由正常放电时的橙红
色变为紫色（紫色是氮分子辉光放电产生的）。
容易出现慢漏气的地方有：电极与玻璃封接处；谐振腔反射镜或布儒斯特
八、激光器的种类
目前已有数百种激光器，输出波长从近紫外直 到远红外，辐射功率从毫瓦到万瓦、兆瓦级。
一）、激光器的分类
可按功率、输出激光连续性状况、泵浦、激光工作物质来分。
按功率分：超大、大、中、小功率激光器 按泵浦方法分：光泵浦、电泵浦激光器 按激光运转方式分：连续、 脉冲 单脉冲 重复频率 准连续 按激光调制方式分：自由运转、调Q、锁模