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HeNe激光器

激光器

激光,，英文名字Laser，其是全稱是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,，即光的受激輻射放大,，自1961年首臺激光器誕生以來，激光就因?yàn)槠鋯紊?、高亮度,、高方向等?yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展,，激光技術(shù)不斷進(jìn)步,，種類不斷增多，其在各行各業(yè)中的應(yīng)用也越來越廣泛,。一般來講,，一臺激光器主要自泵浦源、工作物質(zhì)和諧振腔三部分組成：

泵浦源給工作物質(zhì)提供能量,，使工作物質(zhì)形成粒子數(shù)布局反轉(zhuǎn),，產(chǎn)生受激輻射光，受激致輻射光在諧振腔中不停的振蕩放大,，當(dāng)達(dá)到一定能量時,，受激輻射光從諧振腔的一端輸出從而形成激光。激光的分類有很多種,，根據(jù)工作物質(zhì)的不同,，激光可以分為氣體激光器、固體激光器,、離子激光器等,；根據(jù)其工作方式的不同，激光可以分為連續(xù)激光器和脈沖激光器兩大類,，而脈沖激光器根據(jù)其脈沖寬度的長短又可分為納秒激光器,、皮秒激光器等。大恒生產(chǎn)銷售的激光產(chǎn)品分為氣體激光器,、半導(dǎo)體激光器,、固體激光器和飛秒激光器四大類,，基本涵蓋了目前所常用的所有激光產(chǎn)品。

氣體激光器

氣體激光器即利用氣體或蒸氣作為工作物質(zhì)產(chǎn)生激光的器件,。它由放電管內(nèi)的激活氣體,、一對反射鏡構(gòu)成的諧撮腔和激勵源等三個主要部分組成。主要激勵方式有電激勵,、氣動激勵,、光激勵和化學(xué)激勵等。其中電激勵方式很常用,。在適當(dāng)放電條件下,，利用電子碰撞激發(fā)和能量轉(zhuǎn)移激發(fā)等，氣體粒子有選擇性地被激發(fā)到某高能級上,，從而形成與某低能級間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn),，產(chǎn)生受激發(fā)射躍遷。

氦氖激光器是*早出現(xiàn)也是常見的氣體激光器之一,，工作物質(zhì)為氦,、氖兩種氣體按一定比例的混合物。根據(jù)工作條件的不同可以輸出5種不同波長的激光,，而常用的則是波長為632.8納米的紅光,。輸出功率在0.5-100毫瓦之間，具有非常好的光束質(zhì)量,。氦氖激光器是當(dāng)前應(yīng)用很是廣泛的激光器之一，可用于外科醫(yī)療,、激光美容,、建筑測量、準(zhǔn)直指示,、照排印刷,、激光陀螺等。許多學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室也在用它做演示實(shí)驗(yàn),。

根據(jù)氦氖激光器腔型的不同,，可分為內(nèi)腔氦氖激光器和外腔氦氖激光器兩種。所謂內(nèi)腔氦氖激光器,，即諧振腔的腔鏡和放電管為一體結(jié)構(gòu),，便于整個激光器的安裝和調(diào)試，穩(wěn)定性好,，但整個激光器受放電管長度的限制,，輸出功率較小，主要用于各種指示,、測量和教學(xué)等應(yīng)用,。例如SPL-HN250等,；外腔氦氖激光器，即諧際腔的腔鏡和放電管各自獨(dú)立,，整個放電管可以做的很長很長,，所以激光器輸出功率較大，但整個激光器體積較大,，且較長的放電管會給安裝和調(diào)試造成很大的困難,，主要用于一些需要高強(qiáng)度、高亮度的應(yīng)用,，如激光美容,、外科醫(yī)療等。例如SPL-HN1200等,。

SPL-HN 內(nèi)腔激光器系列

此系列激光器采用**技術(shù)的封裝技術(shù),，壽命長；TEM₀₀模輸出,，功率穩(wěn)定性高,。此系列激光器廣泛用于指示激光、全息,、激光測量,、教學(xué)、醫(yī)療等領(lǐng)域,。

·波長：632.8nm

·模式：TEM₀₀

術(shù)語介紹：

氦氖偏振

非偏振（隨機(jī)偏振）光束

非偏振氦氖激光器的輸出是一個快速波動的線偏振光,，偏振光的偏振方向在納秒時間尺度上改變。非偏振激光器是光路中沒有偏振元件時的理想選擇,。根據(jù)應(yīng)用的時間長短,，可能會有大的功率波動。

偏振光束

偏振氦氖激光束的偏振態(tài)是線偏振的,，使這些激光器成為偏振敏感應(yīng)用的理想選擇,。

光學(xué)諧振腔

(1) 激光孔，(2) 腔內(nèi)光束,，(3) 準(zhǔn)直透鏡,，(4) 輸出光束

氦氖增益曲線

氦氖能級

氦氖激光器中的激光過程開始于氣體中氦原子電子放電的電子碰撞。放電把氦原子從基態(tài)激發(fā)到一個長壽命的亞穩(wěn)態(tài),。激發(fā)態(tài)氦原子和基態(tài)氖原子碰撞產(chǎn)生激發(fā)態(tài)氖電子,。

進(jìn)入激發(fā)態(tài)的氖原子數(shù)累積直到實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。在能態(tài)之間的受激輻射和自發(fā)輻射實(shí)現(xiàn)了632.82 納米的發(fā)射,，以及其他發(fā)射波長（見右圖）,。電子從這些激發(fā)態(tài)迅速衰減到基態(tài)。氦氖激光器的功率輸出是有限的，因?yàn)槟实纳夏芗壴诟唠娏鲿r飽和,，而較低的能級隨電流線性變化,。

可以用合適的反射鏡和長度來設(shè)計(jì)激光器，從而得到其他波長的激光發(fā)射,。如3.39微米和1.15微米波長的紅外躍遷,，和多種可見躍遷，包括綠光（543.365納米）,，黃光（593.932 納米）,，黃橙光（604.613 納米）和橙光（611.802 納米）躍遷（見下圖）。與氦氖激光器的其他波長如1.15微米和3.39微米相比,，紅光632.8納米波長輸出具有低得多的增益,。

氦氖能級

應(yīng)用

• 計(jì)量學(xué)

• 潔凈室監(jiān)控設(shè)備

• 食品分類

• 流式細(xì)胞儀

• 共聚焦顯微鏡

• 成像和醫(yī)療設(shè)備

• 不透明度監(jiān)測

• 校準(zhǔn)

• 海事視覺引導(dǎo)系統(tǒng)

氦氖線寬

一個紅光氦氖激光器在空氣中的輸出在632.816 納米，雖然它經(jīng)常被報道為632納米或633納米,。氦氖激光器的波長的增益曲線實(shí)際上是由隨腔體的熱膨脹和其他外部因素造成的在一定范圍內(nèi)波動的幾個縱模組成的,。

氦氖激光器的線寬與應(yīng)用有關(guān)。氦氖激光器的軸向模式結(jié)構(gòu)是由模式數(shù)量,、自由光譜范圍（FSR）和多普勒寬度（見下圖）來表征的,。單個軸向模式的線寬通常很小（～kHz）,，主要是由外部因素和測量的時間尺度,，而不是由基本激光參數(shù)所決定的。在大多數(shù)干涉應(yīng)用中,，*相關(guān)的參數(shù)是相干長度,，它是由相距*遠(yuǎn)的軸向模式?jīng)Q定的。對于一個紅光氦氖激光器,，相干長度約為30厘米,。