氦氖激光器（課堂PPT）

1、12341.1 氣體放電基本原理 氣體放電粒子種類： 1）中性粒子 CO2, HeNe 2）帶電粒子 Ar+ 3）激發(fā)粒子 A 碰撞規(guī)律： 彈性碰撞 非彈性碰撞5高速電子基態(tài)原子低速電子激發(fā)態(tài)原子 e + A e + A+ + e （原子電離） 電子能量 激發(fā)能（電離能）1.3 共振能量轉移 A* + B A + B* +/- e 亞穩(wěn)態(tài)原子基態(tài)原子6圖中：D點以前，非自持放電 （D點為氣體放電的著火點） DE段： 輝光放電過渡區(qū) EF段： 正常輝光放電區(qū) FG段： 反常輝光放電區(qū) GH段： 弧光放電過渡區(qū) （G點為弧光著火電壓點） H點以后： 穩(wěn)定弧光放電區(qū)789電源和激光管封裝在一起普通氦

2、氖激光器1011電子碰撞激發(fā)：（與共振轉移相比，此過程的激發(fā)速率要小得多）e + Ne e + Ne（2S)e + Ne e + Ne（3S)串級躍遷：Ne與電子碰撞被激發(fā)到更高能態(tài)，然后再躍遷到2S和3S態(tài)，此過程貢獻最小復合激發(fā)： 先形成分子離子，再與電子碰撞獲得激發(fā)態(tài)Ne分子123330413nnKnnKndtdn2.4.1穩(wěn)態(tài)時，dn3/dt0，由上式有30413/1KnnKnn同理，He（21S0）能級上的粒子數(shù)密度n4的速率方程為：)(4440404AnSnnSnndtdnee穩(wěn)態(tài)后，dn4/dt0，由2.4.3可得)/(40404ASnSnnnee2.4.22.4.32.4.4n

3、0：He基態(tài)（11S0）上的粒子數(shù)密度n1：Ne基態(tài)（11S0）上的粒子數(shù)密度n2：Ne（2P4）能級上的粒子數(shù)密度n3：Ne（3S2）能級上的粒子數(shù)密度n4：He（21S0）能級上的粒子數(shù)密度K: 轉移速率常數(shù) Ne（3S2）的粒子數(shù)馳豫到其他能級的馳豫時間ne： 電子密度S04： He基態(tài)（11S0）到He（21S0）的電子激發(fā)速率常數(shù)A：衰減幾率S4: 消激發(fā)速率常數(shù)S02：電子激發(fā)速率常數(shù)A： 自發(fā)輻射幾率313)(/1(43004013ASnKnSnnKnnee同樣，Ne的2P4能級的粒子密度n2的速率方程為AnSnnSnndtdnee2220212穩(wěn)態(tài)后，dn2/dt0，得)/(2

4、0212ASnSnnnee因自發(fā)輻射幾率A很大，故上式可變?yōu)椋篈Snnne/02122.4.52.4.62.4.72.4.8根據(jù)2.4.5和2.4.8兩式，就可以分析粒子反轉數(shù)n與放電條件的關系143)/(213AiKiKniKn32其中)/1/(3004011KnSnKnKK42SKKASnKK/0213粒子數(shù)密度與放電電流的關系圖1516dgndnD),()(0000n0),(0Dg2ln2/ )(42/100)2ln(2),(DegDD02/17)(1016. 7MTDD017dgnIIchBIdGDsHHH),()1 ()2()()2(2),(0022021HIdxxeIIGIGdIGxsi2200)(11)(),(),(2Dx)(2ln20D)(2ln20DHsII)/(12ln002102ln2)0(nchBGDi18)(iW)(1)(),(00iWIIGIGRsi19)ln(21),(21RRlaIGTTRR)1ln()ln(21aleaalc21220TalIGc),(2210ATIP0ITalGcm/20I222324252627CVZ)(002829a c fb橫向賽曼效應穩(wěn)頻的裝置方塊圖：450檢偏器光電接收放大fbv轉換伺服系統(tǒng)壓電陶瓷