激光电源原理介绍

* 来源 : * 作者 : * 发表时间 : 2020-09-23 1:07:41 * 浏览 : 119
[文本]在激光电源外壳上,有一个可自由旋转的带有管套的支柱,该管套可以改变斜角,并且在管套中安装了氦氖激光管。 (氦氖激光器的形状多种多样,但都由激光电源和氦氖激光管两部分组成。)激光电源的电气原理如图1所示。 103。电源变压器BY的次级输出为1.2KV高压。该电压不足以使激光管JG发光。由于此时JG截止,D1-D4,C1-C4处于多电压整流状态。当JG两端的电压上升到大约5KV时,JG开始发光并发出红色光束状的激光。由于JG已打开,因此D1,D3和D4之间的正向电势差很小,对于数千伏的高压,该差接近于零,因此C3和C4不再起作用。 D1-D4和C1,C3工作在倍压整流状态。将JG两端的电压降低至约2KV以维持其工作。 R4是限流电阻。 He-Ne激光管:这是原子气体激光管。玻璃管M由氦气和氖气以一定比例(如5:1)混合密封,压力约为1-10mmHg。 (1)电子的激发。当电极D1和D2放电时,从阴极逸出的电子被电场力加速以获得动能。这种电子流连续与氦和氖原子碰撞,从而增加其能量并处于激发态。 (2)基态:在每个特定温度下,原子都有一个稳定的能态,称为基态。激发的原子将自发返回基态,同时将多余的能量转换为光子辐射。 (3)能级:原子能量的增加(或减少)不是爬升方式的逐渐变化,而是阶梯式变化。也就是说,从一种能量状态跳到另一种能量状态,停留一会儿,然后再跳下去。在特定条件下,这些“阶梯”具有固定的能量值,称为能量水平。原子在特定的两个能级之间跃迁,并且辐射的光子的频率是固定的。例如,当氖原子从2S能级跃迁到2P能级时,它将辐射波长为1微米的光波(2S和2P是能级符号,并不代表能量值)。纯氖的自发辐射效率极低。因为每个原子都会经历不同的碰撞并将转换为许多不同的能级,所以2S能级只是其中之一,并且只有少数原子处于此状态。当其他能级的原子过渡到基态时,大部分辐射的红外光波会发生。 (4)亚稳态:原子在激发态的各个能级上的停留时间非常短,为秒(停留时间是指原子保持一定的能态的时间,也称为能量)。级别的生命周期,但也有例外。实验表明,大多数气体具有能级,并且原子长时间处于该能级,即-秒,这称为亚稳态。尽管这是一个很短的时间值,但它的寿命比一般的能量水平更长。高出103-106倍。这使得处于亚稳态的原子数比同时的相邻能级高出数十万倍。如果使这些原子同时跃迁,则释放的能量将是可观的。 (5)氦原子的作用:氦原子的亚稳态非常接近氖原子的2S能级(仅为0.04-0。 EV)。亚稳态氦原子与基态氖原子碰撞,氖原子可以直接激发到2S能级。这样,在2S能级上获得的原子数比纯氖高出数十万倍。当它们转变为2P能级时,与纯氖相比,辐射光波的能量将增加数十万倍。但是,这不是我们所需要的。由于原子的辐射方向和相位非常混乱,并且有些相互抵消,因此实际输出能量并不大。到达某个点(例如用于衍射的小孔)的光能只有少,不能不能满足实验的需要。因此,有必要进一步放大激光的能量,并将能量集中到用于发射的光束中。为了达到这个目的,在激光管中设置了一个谐振腔。 (6)共振腔:氦氖激光器共振腔是玻璃管,内径约为2mm。两端都有镜子J1和J2。这两个镜具有高平行度和高反射率。受激辐射的红光与腔同轴的部分在腔中反射。使谐振腔的长度获得特定波长并衰减其他波长。两个反射镜J1和J2的反射率略有不同,例如J1为98%,J2为100%。一部分光会通过。 J1输出。同时,通过连续的光辐射来补充谐振腔。当这种补充和损耗(包括输出和反射损耗等)达到平衡时,灯管的J1端将稳定且连续地输出光束状的单色光。由于谐振腔的内径较小,因此发射的光束非常小。瘦。 J1和J2的平行度非常高,光束的发散角也很小。在实验室的有限距离内,可以认为光束完全平行。
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