氦氖激光器（课堂PPT）

1、12341.1 气体放电基本原理 气体放电粒子种类： 1）中性粒子 CO2, HeNe 2）带电粒子 Ar+ 3）激发粒子 A 碰撞规律： 弹性碰撞 非弹性碰撞5高速电子基态原子低速电子激发态原子 e + A e + A+ + e （原子电离） 电子能量 激发能（电离能）1.3 共振能量转移 A* + B A + B* +/- e 亚稳态原子基态原子6图中：D点以前，非自持放电 （D点为气体放电的着火点） DE段： 辉光放电过渡区 EF段： 正常辉光放电区 FG段： 反常辉光放电区 GH段： 弧光放电过渡区 （G点为弧光着火电压点） H点以后： 稳定弧光放电区789电源和激光管封装在一起普通氦

2、氖激光器1011电子碰撞激发：（与共振转移相比，此过程的激发速率要小得多）e + Ne e + Ne（2S)e + Ne e + Ne（3S)串级跃迁：Ne与电子碰撞被激发到更高能态，然后再跃迁到2S和3S态，此过程贡献最小复合激发： 先形成分子离子，再与电子碰撞获得激发态Ne分子123330413nnKnnKndtdn2.4.1稳态时，dn3/dt0，由上式有30413/1KnnKnn同理，He（21S0）能级上的粒子数密度n4的速率方程为：)(4440404AnSnnSnndtdnee稳态后，dn4/dt0，由2.4.3可得)/(40404ASnSnnnee2.4.22.4.32.4.4n

3、0：He基态（11S0）上的粒子数密度n1：Ne基态（11S0）上的粒子数密度n2：Ne（2P4）能级上的粒子数密度n3：Ne（3S2）能级上的粒子数密度n4：He（21S0）能级上的粒子数密度K: 转移速率常数 Ne（3S2）的粒子数驰豫到其他能级的驰豫时间ne： 电子密度S04： He基态（11S0）到He（21S0）的电子激发速率常数A：衰减几率S4: 消激发速率常数S02：电子激发速率常数A： 自发辐射几率313)(/1(43004013ASnKnSnnKnnee同样，Ne的2P4能级的粒子密度n2的速率方程为AnSnnSnndtdnee2220212稳态后，dn2/dt0，得)/(2

4、0212ASnSnnnee因自发辐射几率A很大，故上式可变为：ASnnne/02122.4.52.4.62.4.72.4.8根据2.4.5和2.4.8两式，就可以分析粒子反转数n与放电条件的关系143)/(213AiKiKniKn32其中)/1/(3004011KnSnKnKK42SKKASnKK/0213粒子数密度与放电电流的关系图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横向赛曼效应稳频的装置方块图：450检偏器光电接收放大fbv转换伺服系统压电陶瓷