[科普中國]-氦氖激光器

介紹

氦氖激光器是以中性原子氣體氦和氖作為工作物質(zhì)的氣體激光器。以連續(xù)激勵方式輸出連續(xù)激光。在可見光和近紅外區(qū)主要有0.6328微米、3.39微米和1.15微米三條譜線，其中0.6328微米的紅光最常用。 氦氖激光器的輸出功率一般為幾毫瓦到幾百毫瓦。

結(jié)構(gòu)分類氦氖激光器結(jié)構(gòu)一般有三種形式：

①內(nèi)腔式(結(jié)構(gòu)如 圖1)。放電管與諧振腔固定在一起。

②外腔式。放電管與諧振腔完全分開。

③ 半內(nèi)腔(或半外腔)式。諧振腔中的一塊反射鏡與放電管固定在一起，另一塊則與放電管分開。

放電毛細(xì)管內(nèi)充以氦氖混合氣體，其氣壓比為 5∶1到10∶1，總壓強(qiáng)為133.3～266.6帕(1～2 毫米汞柱)。激光工作物質(zhì)是氖，起受激輻射作用，氦為輔助氣體，起傳遞能量作用。放電管的陽極一般用鎢棒制成，陰極為鋁或鉬圓筒。

內(nèi)腔式激光器使用方便，無需調(diào)整諧振腔，反射鏡 和放電管之間沒有窗片相隔，光能損失少，但因放電使管受熱變形導(dǎo)致激光輸出下降，穩(wěn)定性變差，且管長度越長，穩(wěn)定性越差。

外腔式激光器放電管兩端固定兩塊呈一特殊傾角的窗片。 反射鏡安裝在窗片外，可進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)多種實驗的要求。腔體受溫度影響較小，輸出的激光為線偏振光。缺點(diǎn)是使用不方便，窗片與軸線的夾角不易調(diào)準(zhǔn)，影響輸出功率。

半外腔式激光器綜合上述兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，是一種比較理想的激光器。氦氖激光器的輸出功率和激光頻率的穩(wěn)定性容易控制，光束的單色性、相干性和方向性均好，器件壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，價格較低，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科研和教學(xué)等方面的應(yīng)用日趨廣泛，尤其在精密計量、準(zhǔn)直導(dǎo)向、流體的流速流量測量和全息照相等方面發(fā)揮著重要作用。

應(yīng)用氦氖激光器已經(jīng)被人們應(yīng)用得非常普遍。但氦氖激光器又存在一定的缺點(diǎn)，激光器的效率較低，功率也不夠大。所以在激光外科手術(shù)、鉆孔、切割、焊接等這些行業(yè)中，人們現(xiàn)在大多換成采用 CO2激光器、脈沖激光器或者是半導(dǎo)體激光器等大功率激光器。因為氦氖激光器具有工作性質(zhì)穩(wěn)定、使用壽命比較長的特點(diǎn)，因而現(xiàn)在對于氦氖激光器在流速和流量測量方面得到了更加普遍的開發(fā)和利用，同時在精密計量方面的應(yīng)用也非常廣泛。 1