氦氖激光器课程设计

1、通信与信息工程学院氦氖激光器电源课程设计电子科学与技术1002班电子科学与技术1002班2013.12.232014.1.3评语：通信与信息工程学院一、实验目的1、熟悉He-Ne激光器的工作原理；2、熟悉He-Ne激光器对电源的要求；3、熟悉He-Ne激光器电源的设计方法；二、实验仪器设备He-Ne激光器、万用表、线路板、电子元器件三、设计制作原理1、气体放电的基本原理气体激光器的激励方式一般是采用气体放电。在平常情况下气态物质是绝缘体，当加上电压时，气体中产生的电流很微弱，但当电压升高至一定值时电流会突然增大，同时电极间电压突然减小，气体从绝缘体迅速转变为导体，？这叫做气体的击穿或“着火”。

2、按照气体导电的伏安特性曲线来划分，击穿后气体导电还可分为正常辉光放电和反常辉光放电区域。由于放电管击穿后变成导体，此时放电管电压比击穿时低很多，所以整个放电电路的电压就会有相当大的一部分落到限流电阻上。击穿气体导电性质的突变，是由于此时气体中产生许多正离子和自由电子。在外电场的作用下，分别向阴阳、极运动，造成放大电流很大。放电电流对于激光器的输出功率有直接的影响，既有一个最佳放电电流，这一数值在激光器生产厂家的产品说明书中。击穿后处于正常工作的氦氖激光器，其放电属于正常激光放电。整个放电过程由伏安特性曲线描述。2、氦氖激光器对电源系统的要求氦氖激光器常采用直流高压辉光放电激励，此类放电的特征是

3、：（1）传导电流的范围为10e-610e-lA,官压降为几百伏到几千伏，工作在小电流高电压的正常辉光放电区域；（2）有较高的阴极位降和较强的阴极溅射；（3）激光管的伏安特性呈负阻性。为此在设计电源系统时，必须选择合理的外特性，使激光管处于稳定工作状态，具体要求如下：（1）激光器能进入正常激光放电状态，其空端载电压必须达到击穿电压。对管长250450毫米的氦氖管，击穿电压在4006000伏特。（2）击穿后电源应能保证供给激光管正常工作电压和工作电流。在正常辉光放电区，其伏安特性呈负阻性，因此必须采取一定的限流措施。（3）氦氖激光器的输出功率强烈的依赖于放电管的放电管的电流强度。在一定范围内与电流

4、平方成正比。（4）为使激光器有较大的使用范围，其电流、电压应有一定的调节范围调节范围的下限为维持放电电流，对氦氖激光器，最小维持电流为35mA;上限为略大于最佳工作电流。三、氦氖激光器电源系统的设计氦氖激光器电源电路有多种形式，例如倍压整流式、直流交流交换升压式等。我们以250mm氦氖激光管氦氖激光器倍压式电流为例，说明此类电路的设计思路。（1）考虑到250mm氦氖激光管的击穿电压在50006000V之间，对220V交流电压必须进行2327倍升压；（2）为保证击穿后能正常工作，工作电压在10001500V之间，工作电流在510mA之间，必须选取适当的限流电阻。三、设计制作内容步骤1、设计电路原

5、理图：倍压艷流电路图（1）倍压整流电路2、设计印刷电路板图：图（2）倍压整流印刷电路板3、元器件的选取：二极管1N4007型；x26x35=910电容器223（0.022pF）/630V;x16x35=560电解电容CDllZ（10pF）/400;x18x35=630电阻1MQ；x9x35=315限流电阻44KQ,10W碳膜电阻x4x35=1404、氦氖激光器电源系统的制作（电路板的焊接）：1)熟悉、检查元器件是否完好,2)进行二极管通断试验；3)表面处理：元器件管脚及焊盘氧化层的处理,以防止虚焊；4)挂锡；5)焊接元器件；6)运交指导老师检查；7)验收调试：焊接电源接线,连接氦氖激光管工作电

6、路；8)经检查合格后,在指导老师监护下接通电源,电流测试进行最佳放电四、心得为期两周的氦氖激光器课程设计,我对氦氖激光器的工作原理有了更深得理解,对于氦氖激光器对电源的要求有了进一步的认识。在本次课程设计中,我们首先对激光器的工作原理进行了回顾总结,又对氦氖激光器的工作原理（包括粒子数反转分布的建立过程）进行了深入的学习,并且了解了氦氖激光器电源的原理、设计方法。知道一般氦氖激光器的电源有三种实现形式。如倍压式电源,直流交流交换升压式等。其中本次课程设计我们采用了倍压式的方案,并进行了实物焊接。在焊接过程中我与同组同学分工合作。都进行了元器件的放置、焊接的工作，共同完成了实物焊接。在激光器电源的验收中，在老师的指导下，我们的电源成功使得250mm的氦氖激光器产生3mW的激光振荡输出，实现了设计的要求，并在老师指导下学会测量氦氖激光器的开启电压和工作电压、电流的测量，将