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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(tái)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(gè)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(tái)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(shí)，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(duì)反射鏡構(gòu)成的諧撮腔和激勵(lì)源等三個(gè)主要部分組成。主要激勵(lì)方式有電激勵(lì)、氣動(dòng)激勵(lì)、光激勵(lì)和化學(xué)激勵(lì)等。其中電激勵(lì)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(jí)上，從而形成與某低能級(jí)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(gè)激光器的安裝和調(diào)試，穩(wěn)定性好，但整個(gè)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(gè)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(gè)激光器體積較大，且較長的放電管會(huì)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(gè)快速波動(dòng)的線偏振光，偏振光的偏振方向在納秒時(shí)間尺度上改變。非偏振激光器是光路中沒有偏振元件時(shí)的理想選擇。根據(jù)應(yīng)用的時(shí)間長短，可能會(huì)有大的功率波動(dòng)。

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(jí)

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(gè)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?jí)在更高電流時(shí)飽和，而較低的能級(jí)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(jí)

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(gè)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(bào)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(dòng)的幾個(gè)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(gè)軸向模式的線寬通常很?。ā玨Hz），主要是由外部因素和測量的時(shí)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(duì)于一個(gè)紅光氦氖激光器，相干長度約為30厘米。