5-2典型激光器介绍-气体激光器.ppt

1、，5.2.1氦氖激光器，1。氦-氖激光器的结构和激发机理，图(5-9)氦-氖激光器的基本结构氦-氖激光器可分为三种类型：腔内、外腔和半腔内，如图(5-9)所示。图(5-10)是与激光产生相关的氖原子的部分能级图。氖原子的高激光能级是3S和2S，低激光能级是3P和2P。图(5-10)与激光跃迁相关的氖原子的部分能级图。1.氦氖激光器1的结构和激发机理。氦-氖激光器是一个典型的四能级系统，其激光线主要包括3条： 3 s2p 0.6328 2 s2p 1.15 3 3p 3.39，5.2.1氦-氖(氦-氖)2。氦氖激光器的输出特性：(1)谱线竞争：氦氖激光器的三条强激光线(0.6328米、1.15米

2、、3.39米)中哪一条启动完全取决于谐振腔介质膜镜的波长选择。见图(5-10)、(2)输出功率特性：氦氖激光器的放电电流对输出功率有很大影响。图(5-11)是通过实验测得的输出功率和放电电流之间的关系曲线，图(5-11)是输出功率和放电电流之间的关系曲线。在最佳充气条件下，使输出功率最大的放电电流称为最佳放电电流。氦氖激光器具有最佳的混合比和最佳的充气总压，即存在最佳的充气条件。如果放电毛细管的直径为d，充气压力为p，则存在一个最佳pd值，以最大化输出功率。在最佳放电条件下，工作物质的增益系数与毛细管直径成反比.5.2.1氦氖激光器，1。CO2激光器的结构和激发过程，图(5-12)密封CO2激

3、光器的结构图，图(5-12)是典型的结构图。构成CO2激光器谐振腔的两个反射镜被放置在可调节的腔板支架上。最简单的方法是将镜子直接连接到放电管的两端。1.CO2激光器、5.2.2 CO2激光器的结构和激发过程，以及CO2激光器中与激光产生相关的CO2分子能级图如图(5-13)所示。图(5-13)与激光产生相关的CO2分子能级图，1。CO2激光器的输出特性，5.2.2 CO2激光器，对应于CO2激光器的输出功率，其放电电流有一个最佳值。CO2激光器的最佳放电电流与放电管直径、管内总压和气体混合比有关。(1)放电特性，CO2激光的转换效率很高，但最大不会超过40，也就是说，超过60%的能量会转换成

4、气体的热能，从而会提高温度。然而，气体温度的升高将导致较高激光能级的去激发和较低激光能级的热激发，这将减少粒子的反转数。此外，随着气体温度的升高，谱线变宽，增益系数降低。特别是，气体温度的升高还会引起CO2分子的分解，降低放电管中CO2分子的浓度。(2)温度效应，5.2.3氩离子激光器，1。氩激光器结构及2。氩激光激发机制。氩激光器一般由放电管、谐振腔、轴向磁场和回流管组成。图(5-14)显示了石墨放电管的截面结构。图(5-14)分段石墨结构氩激光器示意图，5.2.3氩离子激光器，2。氩激光器的激发机制，与激光辐射有关的氩激光器能级结构如图(5-15)所示，与激光产生有关的氩的能级结构，5.2

5、.3氩离子激光器，2。氩激光器氩激光器可以产生多条激光线，每条激光线都有一个阈值电流。(1)多线操作，(2)输出功率和放电电流之间的关系。由于氩激光器特殊的激发机制，其输出功率随放电电流的变化规律不同于其他激光器。图(5-16)显示了它们之间的关系曲线。图(5-16)氩离子激光器输出功率随放电电流变化的曲线，课堂练习：(1)设计一个对称的光学谐振腔，波长为10.6米，两个反射镜之间的距离为L2m，如果选择凹面镜曲率半径为R=L，试求(1)反射镜上的光斑尺寸。(2)如果L保持不变，选择RL，使反射镜上的光斑尺寸为0.3厘米。此时反射镜的曲率半径和腔中心的光斑尺寸是多少？2。波长为的高斯光束入射到位于的透镜上。为了使发射的高斯光束的腰正好落在样品表面(样品表面和透镜之间的距离为L)，透镜的焦距应该是多少？3.二氧化碳激光器采用曲率半径为2m、腔长为1m的平凹腔。计算了腰的大小和位置、共焦参数f和由此产生的高斯光束的发散角。4.高斯光束的束腰为1.2毫米，波长为10.6米。它由焦距为2厘米的凸透镜聚焦。当束腰与镜头的距离分别为10m、1m和0时，束腰的大小和位置是