介绍激光电源的原理

* 来源 : * 作者 : * 发表时间 : 2019-08-02 10:26:21 * 浏览 : 266
[文字]在激光电源外壳上,有一个可自由旋转的支柱,带有可改变斜角的套管,并在套管中安装了氦 - 氖激光管。 (氦 - 氖激光器有许多不同的类型和形状,但它们由激光电源和氦 - 氖激光管组成。)激光电源的电气原理如图1-103所示。电源变压器BY二次输出1.2KV高压。该电压不足以使激光管JG发光。由于此时JG被切断,因此D1-D4,C1-C4在多电压整流状态下工作。当JG两端的电压上升到约5KV时,JG发光并发射红光束激光。由于JG导通,D1,D3和D4之间的正电位差很小,对于数千伏的高电压几乎为零,因此C3和C4不再起作用。 D1-D4在电压倍增器整流状态下与C1和C3一起工作。 JG两端的电压降至约2KV以维持其工作。 R4是限流电阻器。氦 - 氖激光管:这是一种原子气体激光管。玻璃管M用一定比例(例如5:1)的氪气和氙气混合物密封,气压约1-10mmHg。 (1)电子的激发。当电极D1和D2放电时,通过电场力加速从阴极逸出的电子以获得动能。这种电子电流不断地与锶和锶原子碰撞,增加它们的能量并处于激发态。 (2)基态:原子在每个特定温度下具有稳定的能态,称为基态。激发态原子自发地返回基态,同时将多余的能量转换成光子辐射。 (3)能量水平:原子能量的增加(或减少),而不是攀爬类型的梯度,而是逐步跳跃。也就是说,从一种能量状态到另一种能量状态,停留一段时间,然后进一步过渡。这些“报价,步骤”,在一定条件下,能量值是固定的,称为能量水平。原子在特定的两个能级之间转换,并且辐射的光子频率是固定的。例如,当氦原子从2S水平跃迁到2P水平时,它将发射波长为1微米的光(2S,2P是能级符号,并不代表能量值)。这种纯氦的自发发射是非常低效的。因为每个原子经受不同的碰撞,它会跳到许多不同的能级。 2S能级只是其中之一,只有少数原子处于这种状态。当其他能级的原子转变为基态时,大部分辐射是红外光波。 (4)亚稳态:原子在激发态的每个能级上的停留时间非常短,这是第二个(停留时间是指原子保持能态的时间,也称为能级寿命,但是有例外。实验表明,大多数气体具有能级,原子长时间保持在这个水平,这是第二个,称为亚稳态。虽然这是一个短时间值,但它比平均能量水平更长。这是103-106次。这使得亚稳态的原子数同时比相邻的能级高100,000倍。如果这些原子同时转变,释放的能量将是相当大的。 (5)原子的作用:氦原子的亚稳态非常接近氦原子的2S能级(仅0.04-0。电子伏特)。亚稳态氦原子与基态氦原子碰撞,可以直接将氦原子激发到2S。这样,在2S水平上可以获得比纯锗多100,000倍的原子。当它们转变到2P水平时,辐射光波的能量比纯锗的能量高几十万倍。由于每个原子的辐条,光不是我们所需要的。方向和阶段非常混乱,有些相互抵消。实际输出能量不大。某一点的光能(如衍射小孔)较少,不能满足实验需要。因此,进一步放大激光的能量并将能量集中到光束中发射。为达到这个目的,一个共振cavity安排在激光管中。 (6)谐振腔:激光管腔是玻璃管,内径约2mm。每端都有一面镜子J1和J2。这两个镜子具有高平行度和高反射率。与谐振腔同轴的受激红光部分在其中反射。使谐振腔的长度确定。波长增益用于衰减其他波长。两个反射镜J1和J2的反射率略有不同,例如J1为98%,J2为100%。一些灯将通过J1输出。同时,恒定的光辐射被赋予共振。腔体补充能量。当这种补充与损耗(包括输出和反射损耗等)平衡时,管的J1端将稳定且连续地输出束状单色光。由于腔体的内径很小,发射的光束非常精细J1,J2平行的光束发散角度会很小。在有限距离的实验室中,您可以相信这是一个很好的平行光束。
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