氦－氖气体激光器ppt课件

1、1.1 气体放电基本原理 气体放电粒子种类： 1中性粒子 CO2, HeNe 2带电粒子 Ar+ 3激发粒子 A 碰撞规律： 弹性碰撞 非弹性碰撞高速电子基态原子低速电子激发态原子 e + A e + A+ + e （原子电离） 电子能量 激发能电离能）1.3 共振能量转移 A* + B A + B* +/- e 亚稳态原子基态原子图中：D点以前，非自持放电 （D点为气体放电的着火点） DE段： 辉光放电过渡区 EF段： 正常辉光放电区 FG段： 反常辉光放电区 GH段： 弧光放电过渡区 （G点为弧光着火电压点） H点以后： 稳定弧光放电区电源和激光管封装在一起普通氦氖激光器电子碰撞激发：（与

2、共振转移相比，此过程的激发速率要小得多）e + Ne e + Ne2S)e + Ne e + Ne3S)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3330413nnKnnKndtdn2.4.1稳态时，dn3/dt0，由上式有30413/1KnnKnn同理，He21S0能级上的粒子数密度n4的速率方程为：)(4440404AnSnnSnndtdnee稳态后，dn4/dt0，由2.4.3可得)/(40404ASnSnnnee2.4.22.4.32.4.4n0：He基态11S0上的粒子数密度n1：Ne基

3、态11S0上的粒子数密度n2：Ne2P4能级上的粒子数密度n3：Ne3S2能级上的粒子数密度n4：He21S0能级上的粒子数密度K: 转移速率常数 Ne3S2的粒子数驰豫到其他能级的驰豫时间ne： 电子密度S04： He基态11S0到He21S0的电子激发速率常数A：衰减几率S4: 消激发速率常数S02：电子激发速率常数A： 自发辐射几率3)(/1(43004013ASnKnSnnKnnee同样，Ne的2P4能级的粒子密度n2的速率方程为AnSnnSnndtdnee2220212稳态后，dn2/dt0，得)/(20212ASnSnnnee因自发辐射几率A很大，故上式可变为：ASnnne/021

4、22.4.52.4.62.4.72.4.8根据2.4.5和2.4.8两式，就可以分析粒子反转数n与放电条件的关系3)/(213AiKiKniKn32其中)/1/(3004011KnSnKnKK42SKKASnKK/0213粒子数密度与放电电流的关系图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为多普勒线宽，T为绝对温度，M为原子量， 为中心频率。dgndnD),()(0000n0),(0Dg2ln2/ )(42/100)2ln(2),(DegDD02/17)(1016. 7MTDD0dgnI

5、IchBIdGDsHHH),()1 ()2()()2(2),(0022021HIdxxeIIGIGdIGxsi2200)(11)(),(),(2Dx)(2ln20D)(2ln20DHsII)/(12ln002102ln2)0(nchBGDi)(iW)(1)(),(00iWIIGIGRsi)ln(21),(21RRlaIGTTRR)1ln()ln(21aleaalc212TalIGc),(20ATIP0ITalGcm/20I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。二 频率的再现性：不同时间不同地点或不同环境下，激光频率的再现程度。此方法稳频可达10-910-10稳定度，频率再现性可达10-7 CVZ)(00凡偏离f时都自动调整谐振腔长度，使回到f，则可达到稳频的目的。a c fb横向赛曼效应稳频的装置方块图：450检偏器