氦氖激光器課程設計

1、通信與信息工程學院氦氖激光器電源課程設計電子科學與技術1002班電子科學與技術1002班2013.12.232014.1.3評語：通信與信息工程學院一、實驗目的1、熟悉He-Ne激光器的工作原理；2、熟悉He-Ne激光器對電源的要求；3、熟悉He-Ne激光器電源的設計方法；二、實驗儀器設備He-Ne激光器、萬用表、線路板、電子元器件三、設計制作原理1、氣體放電的基本原理氣體激光器的激勵方式一般是采用氣體放電。在平常情況下氣態(tài)物質是絕緣體，當加上電壓時，氣體中產生的電流很微弱，但當電壓升高至一定值時電流會突然增大，同時電極間電壓突然減小，氣體從絕緣體迅速轉變?yōu)閷w，？這叫做氣體的擊穿或“著火”。

2、按照氣體導電的伏安特性曲線來劃分，擊穿后氣體導電還可分為正常輝光放電和反常輝光放電區(qū)域。由于放電管擊穿后變成導體，此時放電管電壓比擊穿時低很多，所以整個放電電路的電壓就會有相當大的一部分落到限流電阻上。擊穿氣體導電性質的突變，是由于此時氣體中產生許多正離子和自由電子。在外電場的作用下，分別向陰陽、極運動，造成放大電流很大。放電電流對于激光器的輸出功率有直接的影響，既有一個最佳放電電流，這一數值在激光器生產廠家的產品說明書中。擊穿后處于正常工作的氦氖激光器，其放電屬于正常激光放電。整個放電過程由伏安特性曲線描述。2、氦氖激光器對電源系統(tǒng)的要求氦氖激光器常采用直流高壓輝光放電激勵，此類放電的特征是

3、：（1）傳導電流的范圍為10e-610e-lA,官壓降為幾百伏到幾千伏，工作在小電流高電壓的正常輝光放電區(qū)域；（2）有較高的陰極位降和較強的陰極濺射；（3）激光管的伏安特性呈負阻性。為此在設計電源系統(tǒng)時，必須選擇合理的外特性，使激光管處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，具體要求如下：（1）激光器能進入正常激光放電狀態(tài)，其空端載電壓必須達到擊穿電壓。對管長250450毫米的氦氖管，擊穿電壓在4006000伏特。（2）擊穿后電源應能保證供給激光管正常工作電壓和工作電流。在正常輝光放電區(qū)，其伏安特性呈負阻性，因此必須采取一定的限流措施。（3）氦氖激光器的輸出功率強烈的依賴于放電管的放電管的電流強度。在一定范圍內與電流

4、平方成正比。（4）為使激光器有較大的使用范圍，其電流、電壓應有一定的調節(jié)范圍調節(jié)范圍的下限為維持放電電流，對氦氖激光器，最小維持電流為35mA;上限為略大于最佳工作電流。三、氦氖激光器電源系統(tǒng)的設計氦氖激光器電源電路有多種形式，例如倍壓整流式、直流交流交換升壓式等。我們以250mm氦氖激光管氦氖激光器倍壓式電流為例，說明此類電路的設計思路。（1）考慮到250mm氦氖激光管的擊穿電壓在50006000V之間，對220V交流電壓必須進行2327倍升壓；（2）為保證擊穿后能正常工作，工作電壓在10001500V之間，工作電流在510mA之間，必須選取適當的限流電阻。三、設計制作內容步驟1、設計電路原

5、理圖：倍壓艷流電路圖（1）倍壓整流電路2、設計印刷電路板圖：圖（2）倍壓整流印刷電路板3、元器件的選?。憾O管1N4007型；x26x35=910電容器223（0.022pF）/630V;x16x35=560電解電容CDllZ（10pF）/400;x18x35=630電阻1MQ；x9x35=315限流電阻44KQ,10W碳膜電阻x4x35=1404、氦氖激光器電源系統(tǒng)的制作（電路板的焊接）：1)熟悉、檢查元器件是否完好,2)進行二極管通斷試驗；3)表面處理：元器件管腳及焊盤氧化層的處理,以防止虛焊；4)掛錫；5)焊接元器件；6)運交指導老師檢查；7)驗收調試：焊接電源接線,連接氦氖激光管工作電

6、路；8)經檢查合格后,在指導老師監(jiān)護下接通電源,電流測試進行最佳放電四、心得為期兩周的氦氖激光器課程設計,我對氦氖激光器的工作原理有了更深得理解,對于氦氖激光器對電源的要求有了進一步的認識。在本次課程設計中,我們首先對激光器的工作原理進行了回顧總結,又對氦氖激光器的工作原理（包括粒子數反轉分布的建立過程）進行了深入的學習,并且了解了氦氖激光器電源的原理、設計方法。知道一般氦氖激光器的電源有三種實現(xiàn)形式。如倍壓式電源,直流交流交換升壓式等。其中本次課程設計我們采用了倍壓式的方案,并進行了實物焊接。在焊接過程中我與同組同學分工合作。都進行了元器件的放置、焊接的工作，共同完成了實物焊接。在激光器電源的驗收中，在老師的指導下，我們的電源成功使得250mm的氦氖激光器產生3mW的激光振蕩輸出，實現(xiàn)了設計的要求，并在老師指導下學會測量氦氖激光器的開啟電壓和工作電壓、電流的測量，將