实验讲义-氦氖激光器的配气及特性研究

一、实验目的了解真空技术在氦氖激光作过程中的应用二、实验仪器氦氖激光管充排气真空系统、功率计、阴极电离真空计等。三、实验原理1，He－Ne激光器介He－Ne激光器是最先制成的气体激光器，它在可见和红外区可产生六种波长的(1435m(3)61.nm(He－Ne气体激光器主要由HeNe气体放电毛细管和光学谐振腔两部分组成，如图1所示。根据不同的使用要求，激光器的结构可分为下列几种形式：1，1，凹面反射镜2，阳极3，放电毛细管4，管壳5，阴极6，平面反射镜7特窗片由图1可见，在外腔式和半内腔式激光管中，放电管两端或一端用光学平行平晶窗片来封接，如图2图2特式中n为窗片材料的折射率，满足这一要求的θ角称为特角，窗片必须按此角封接上去，这是因为，按照光的电磁理论，当光沿着毛细管轴方向通过99.5％100％但工艺上做不到)，另一个称为输出镜He－Ne激光器生产工艺是保证制造出来的激光器合乎激光器的设计要求(如2.He－Ne激光器配气原氦氖激光具有丰富的振荡谱线，是由于氖原子具有众多的精细结构能级。图3.He-Ne激光管充排气真空系管内真空度达103Pa或以下。的体积，V2是活塞1011之间的体积）。在体积V1中先充入任一（例如Ne气设此时在U型计上得出的压强为PA打开活塞10（V1+V2设此时在U型计上读出的压强为PBN

PA1HeNen，HeNe后的总压强喂P，则应由下面的关PHenPHePNe解方程组

nPn

n1c.先在体积（V1+V2）HeNeP'设此时的压强为PNe'。打开活塞10，使V2中的He气和V1中的NeP，其分压强应为PHe和PNe。根据波义耳—马略特定律，当气体纯度不PHe'V2PHe(V1V2PNe'V1PNe(V1V2解以上方P

''

NN(nN N(n统中用的是硅油U型压强计所以必须乘上水银对硅油的的比值K，PHe'，PNe才为毫米硅油柱高P

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NN(nN N(n本实验3. 气体激光器真空系统简介图4He－Ne气体激光器真空系统示意图He－Ne4：4，5，6，7是双通阀，4，5用于充氦气，绝对不要同时开，6，7用于充氖气，也不能同时8是双通阀，用来或导通U形管油压计两端，测量所充气体的压强时，阀门8应关闭。为扩散泵提供预备真空度时，可用机械泵；三通阀2；双通阀11来阀门10是双通阀，用来或导通激光管（包括冷阱分子筛）与高真空系统，阀门9是单通阀，用来逐步降低激光管中的压强，使用前，应先将其通向扩散泵抽空，然后通向高真空系统（阀门3关，阀门10开，阀门11关，阀门开，使激光管中部分气体进入阀门9的降压小瓶中，再将阀门9通向扩散泵抽四、实验步骤l．关闭l阀，开机械泵，转动2阀通扩散泵，后开扩散泵加热电炉及冷却水龙头，20分钟后开3阀．开真空计，测量系统真空度<10-5Torr时，开10计算PHePNe，注意它们的单位换算关系，由于实验时间限制，只做气压n=7；P=4Torr；3.5Torr；3Torr；2.5Torr；2Torr。充氦气前，5应关闭，开4将4，5之间的空气抽调，然后关4，待系统真空度<10-5Torr时，关真空计，按以下步骤充气。充氦，关3阀55；开44；5544，反复进行，同时观测油柱高度，在V1+V2PHe。关10开3，将V1中的氦气慢慢抽调，反复充氖气前，7应关闭，开66，7之间的空气抽调，开真空计，待系统真空度<10-5Torr时，关真空计，关6。开测油柱高度，在V1体积内充入氖气的压强为计算值PNe。9减少P(0.51.5P、A）先关活塞13和活塞10，然后关闭活塞3，导通活塞8。P值和n五、预