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1、光电子技术（5）,工作物质：氦气（1乇）+氖气（0.1乇）混合气体,激活介质:氖原子,能级结构:四能级系统,如图:E1=2p6,E2=1S,E3=2P,3PE4=2S,3S，这些激发态能级都有丰富的精细结构。,发射波长:3.39m(a),0.6328 m(b)1.15 m(c).其中3.39m的增益最高，通常用玻璃窗抑制3.39m发射或加轴向非均匀磁场。,泵浦：气体辉光放电激励，氦原子共振能量转移。,光电子技术（5）,二、氦-氖激光器的稳频,氦-氖激光器的波场常用于长度计量标准，所以要求氦-氖激光器的波长稳定，即稳频。频率取决于谐振腔的光程长度，而光程长度由几何长度和折射率乘积确定，而折射率的
2、稳定不容易控制。所以，通常控制腔的几何长度。,如何设置标准频率？,一种是利用兰姆凹陷，即功率-频率关系，另外也可外设置参考频。,腔长的补偿：利用压电陶瓷控制腔的全反射端镜微位移。位移量由频率漂移量确定。,光电子技术（5）,三、He-Ne激光的谐振腔,谐振腔有三种结构：内腔式、外腔式和半内腔式。,内腔式：谐振腔的两端镜焊接在玻璃外壳上，主要用于小功率短腔结构。特点：使用方便，输出激光为非偏振。,外腔式：玻璃管两端用布儒斯特窗玻璃封装，谐振腔的两端镜外加，可以独立调节。,特点：输出线偏振光，功率大，但需要经常维护。,半内腔式：谐振腔的一个端镜与玻璃壳焊接在一起，而另一个端镜可自由调节。,光电子技术
3、（5）,特点：输出线偏振较好，适合中等功率，维护较容易。,2.5、二氧化碳激光器,CO2激光器是一种高效率中红外激光器,一、工作原理,工作物质：CO2：N2：He=3:2:5的混合气体，总压强10乇,激活物质：CO2,能级结构：四能级，如图。E1=0000，E2=0110，E3=1000，0200，E4=0001。,辐射跃迁：P支27条线（0001 1000，J=+1），波长m,R支26条线(0001 1000，J=-1),波长m,Q支禁戒.,光电子技术（5）,辐射跃迁:0001 0200 跃迁,P支29条线,波长9.42-9.94 m,R支28条线,波长9.12-9.36 m。,由于CO2的
4、跃迁可产生26+27+28+29条谱线，自然竞争时只输出P（22），然而，通过选频可输出每条谱线。常用闪耀光栅实现精确选频。,二、选频,三、泵浦,泵浦：N2辉光放电辅助泵浦,纵向激励：电场方向平行于光束方向，适用于中小功率,横向激励：电场方向垂直于光束方向，适用于高气压（400乇）大,输出波长：由于增益自然竞争，只有00011000中P(22)最强谱线输出,波长10.61 m。,光电子技术（5）,四、谐振腔结构及金膜,内腔式：适用于小型或波导型。,半内腔式：适用于中等功率。,外腔型：适用于大功率。,功率CO2激光器,无论哪种腔结构，端镜均镀金反射膜。,2.6、氩离子激光器,一、工作原理,光电子
5、技术（5）,工作物质：惰性气体氩气,激活介质：Ar+,能级结构：四能级，如图：E1=3p5,E2=4s,E3=4p,E4=5s,4d,.,激光发射：4p 4s发射10条谱线，其中5145和4889唉两条谱线增益最大,优先起振.,泵浦:低压大电流弧光放电使氩原子电离，离子-离子,离子-电子碰撞,激发过程可能是一步,也可能是两步或多步过程.,二、等离子管结构,由放电管、磁场组成。其中放电管要求具有优良的传热性能，目前，中小功率激光器的放电管使用石墨，而大功率激光器的,光电子技术（5）,放电管则使用氧化铍陶瓷，但这种材料粉末有毒，加工困难，所以价格贵。放电管的直径约2-6毫米。,轴向磁场的作用，磁约
6、束Ar+在放电管轴心，不要碰放电管壁而去激发。,三、启动,高压内触发。,2.7、准分子激光器,所谓准分子指处于激发态的复合分子，而在基态寿命很短。,一、工作原理,光电子技术（5）,工作物质：惰性气体或惰性气体、卤素元素混合物或金属、卤素元素混合物。,激活介质：准分子，如Xe2,KrF,HgBr,能级结构：等效为四能级结构，如图，上能级为激发态能级，下能级为弱结合的基态能级，由于基态寿命很短，在100飞秒量级，所以基态几乎空，粒子数反转容易，量子效率接近100%,泵浦：（1）高能电子束，（2）电子束控制放电，（3）快放电由于激光上能级寿命短，要求快速泵浦。,输出波长：带宽较宽，因下能级斜率大。,
7、特点：高效率，大能量，已获得350J/脉冲输出。,光电子技术（5）,2.8、染料激光器,染料激光器是一种液体激光器，染料指具有共轭双键的有机分子,一、工作原理,工作物质：有机染料溶液,激活介质：染料分子,能级结构：等效四能级结构，如图，染料为大分子结构，振、转动能级耦合使能级展宽为宽的能带。,泵浦：光激发，通常为激光激发，染料分子激发到S1能级,激励方式：横向和纵向两种。,复习要点,1、氦-氖激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式、发射波长及 其选择，谐振腔结构，稳频，偏振性？,2、CO2激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式、能级结构，发 波长，谐振腔结构？,3、氩离子激光器的工作物质、增益介质、泵浦方式，能级结构，发射波长，谐振腔结构，输出偏振，放电管结构？,4、准分子概念，增益介质，能级结构，与传统激光相比的特点，泵浦方式，发射波段？,作业五,1、氦-氖激光器中如何实现0.6328m波长输出？激光输出频率为何漂移？如何稳定？,2、何谓准分子？准分子激光的能级结构？为何准分子激光的频谱较宽？如何泵浦？,
