氦氖激光器电源设计报告
氦氖激光器实验报告
氦氖激光器实验报告《氦氖激光器实验报告1》哎呀，老师说要做氦氖激光器实验的时候，我心里就像揣了只小兔子，既兴奋又紧张。
“这可是个超级酷的实验呢！”我对同桌说。
同桌眼睛放光，回应道：“是啊，感觉就像要去探索神秘宝藏一样。
”就像每次生日拆礼物的时候，那种期待感满满当当的。
那天走进实验室，各种仪器摆在那里，灯光有点暗黄，像是在暗示着这里即将发生神秘的事情。
我和同桌小心翼翼地走向放置氦氖激光器的地方，那感觉就像两个小探险家靠近神秘的魔法盒。
实验开始了，我们按照步骤连接线路。
“这根线插这儿对吗？”我有点不确定地问旁边的小组同学。
“我觉得是这样的。
”他挠挠头说。
这就像我们在玩拼图，每一块都得小心翼翼地放对位置。
当我们接通电源的那一刻，激光器发出了微弱的光，那光线就像黑暗中好不容易钻出来的小豆芽，那么微弱却又充满希望。
我忍不住欢呼起来：“哇，成功了一小步呢！”大家都笑了起来，那种喜悦就像在炎热的夏天吃到了最爱的冰淇淋。
这个小小的成功让我明白，哪怕是再复杂的事情，只要一步一步来，总会有收获。
《氦氖激光器实验报告2》“氦氖激光器？这名字听起来就很高级！”我刚听到这个实验项目就对朋友大喊。
朋友说：“那肯定超级有趣，就像科幻电影里的东西。
”就像我们看《星球大战》时对那些炫酷的激光武器充满向往一样。
来到实验室，那股淡淡的化学药品味道弥漫在空气中，有点刺鼻却又很熟悉，像是在提醒我这是个充满挑战的地方。
我看着那复杂的仪器设备，有点犯愁。
“这么多东西，从哪儿开始呢？”我嘟囔着。
这时老师走过来，拍拍我的肩膀说：“别慌，就像搭积木，一块一块来。
”我深吸一口气，开始摆弄那些仪器。
在调节镜片的时候，我和小组成员产生了分歧。
“我觉得应该往这边转一点。
”我坚持说。
“不，我觉得那边才对。
”他反驳道。
这就像拔河比赛，双方都不肯让步。
最后我们决定试一下我的方法，结果发现光的准直度更好了。
那一刻我特别开心，就像赢得了一场重要的比赛。
我懂得了在团队里，有时候要勇敢地坚持自己的想法。
氦氖激光器模式分析
模式分析1．氦-氖(He-Ne)激光器简介氦氖激光器（或He-Ne激光器）由光学谐振腔(输出镜与全反镜）、工作物质(密封在玻璃管里的氦气、氖气）、激励系统（激光电源）构成。
二电极通过毛细管放电激励激光工作物质，在氖原子的一对能级间造成集居数反转，产生受激辐射。
由于谐振腔的作用，使受激辐射在腔内来回反射，多次通过激活介质而不断加强。
如果单程增益大于单程损耗，即满足激光振荡的阈值条件时，则有稳定的激光输出。
内腔式激光器的腔镜封装在激光管两端。
二．氦-氖(He-Ne)激光器的工作原理氦氖激光器的激光放电管内的气体在涌有一定高的电压及电流（在电场作用下气体放电），放电管中的电子就会由负极以高速向正极运动。
在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞，电子的能量传给原子，促使原子的能量提高，基态原子跃迁到高能级的激发态。
这时如有基态氖原子与两能级上的氦原子相碰，氦原子的能量传递给氖原子，并从基态跃迁到激发的能级状态，而氦原子回到了基态上。
因为放电管上所加的电压，电流连续不断供给，原子不断地发生碰撞。
这就产生了激光必须具备的基本条件。
在发生受激辐射时，分别发出波长3.39μm，632.8nm，1.53μm三种激光，而这三种激光中除632.8nm为可见光中的红外光外，另二种是红外区的辐射光。
因反射镜的反射率不同，只输出一种较长的光波632.8nm的激光。
3．He-Ne激光器结构及谐振腔He－Ne激光器的结构形式很多，但都是由激光管和激光电源组成。
激光管由放电管、电极和光学谐振腔组成。
放电管是氦一氖激光器的心脏，它是产生激光的地方。
放电管通常由毛细管和贮气室构成。
放电管中充入一定比例的氦（He）、氖（Ne）气体，当电极加上高电压后，毛细管中的气体开始放电使氖原子受激，产生粒子数反转。
贮气室与毛细管相连，这里不发生气体放电，它的作用是补偿因慢漏气及管内元件放气或吸附气体造成He,Ne气体比例及总气压发生的变化，延长器件的寿命。
物理实验报告_He-Ne激光器的最佳放电条件
He-Ne激光器最佳放电条件【摘要】本次实验是利用真空系统，通过研究He-Ne激光器的总气压，He、Ne的配气比和激光的放电电流对激光器的输出功率的影响从而寻找激光器的最佳放电条件。
实验中发现随着总气压，He、Ne的配气比和激光的放电电流的改变，激光的输出功率有一个极大值。
在实验数据中得到激光器在总气压为353Pa，P He:P Ne = 5.5：1，放电电流I = 7.5mA时，输出功率达到一个最大值3.95mW。
关键词：He-Ne激光器，总压强，放电电流，配气比一、引言He-Ne激光器是一种用途极为广泛的光学器件，是以He、Ne混和气体为工作物质，采用放电激励的工作方式产生一定工作频率的激光器。
其输出功率与放电条件（如气体的配气比、气体总压强、放电电流等）有密切的关系。
而研究He-Ne激光器的最佳放电条件对于制作和使用激光器来说是十分重要的。
本实验主要研究气体总压强和工作电流对He-Ne激光器的输出功率的影响，从而寻找最佳的放电条件。
二、实验原理：1、内腔式He-Ne激光器的结构图一、内腔式He-Ne激光器的结构其结构如图一所示，激光器由谐振管和放电管组成。
谐振腔由两个反射镜构成，放电管中央是毛细管，是对激光产生放大的区域。
光在其中传播一个单程的增益为G(ν)·l。
而G(ν)反比于毛细管的直径d，但是激光管不能做的太细，否则会增大光衍射的损耗并且限制输出总功率。
毛细管外较粗的管子为储气管，其直径通常为2～5cm 。
储气管与毛细管的气路是相通的，主要用于稳定毛细管内部的工作气压，稳定激光的输出功率和延长其寿命。
由于工作电压很高（一般在4000~8000V ），会引起离子撞击电极材料，尤其是正离子引起的阴极材料的溅射和蒸发会使工作气体压强不断减小，污染谐振腔的反射镜，降低其反射率，所以一般选溅射较弱的Al 作阴极。
2、放电条件对激光输出功率的影响（1）总气压由于自由程与总气压成反比，所以总气压降低时电子的自由程λ增大，电子动能增加，利于粒子数反转，但是如果总气压太小，会使原子数密度降低，总的反转的粒子数减少，这样激光器输出的总功率就降低了。
He—Ne 激光器的最佳放电条件实验报告
He—Ne 激光器的最佳放电条件实验报告摘要：本实验利用真空系统，配以复合真空计、激光电源以及数字激光功率计研究He—Ne 激光器的最佳放电条件。
实验中配置了He、Ne混合气体，使得:7:1H e N ep p 。
保持气配比不变，改变气体总压强，对于每个压强值，分别测量输出光功率和压强值的关系，得到：对于每一个压强，都存在一个最佳放电电流，且随着总压强的降低，最佳放电电流的数值呈上升趋势；且随着压强的改变，激光器的输出功率存在极大值。
关键字：He—Ne激光器、输出光功率、压强、真空一，引言激光是20世纪60年代的伟大发明。
它的诞生影响到自然科学的各个领域。
激光是受激辐射光，所以它具备与普通光源不同的性质，即极好的方向性、单色性和极高的亮度。
He—Ne激光器是以He、Ne混合气体为工作物质，采用放电激励方式工作的激光器，其激光输出功率与放电条件（气体总压强、气体的配比、放电电流等）有密切关系。
研究它的放电条件对于制作和使用He—Ne激光器来说都说非常重要的。
本实验通过配置He—Ne激光器的工作气体，研究放电条件对激光输出功率的影响，从而进一步了解He—Ne激光器的工作原理和最佳放电条件，掌握真空与充气技术。
二，实验原理1，内腔式He—Ne激光器的结构内腔式He—Ne激光器由谐振腔和放电管组成，如图1.谐振腔由两个反射镜R1R2组成。
激光通过反射率较低的腔镜耦合到腔外，该镜通常称为输出镜。
放电管中央的细管为毛细管。
毛细管中充有He、Ne混合气体，是对激光产生放大的区域，毛细管的几何尺寸决定了激光的最大增益。
套在毛细管外面较粗的管子为储气管。
储气管与毛细管的气路相通，主要作用是稳定毛细管内的工作气压、稳定激光器的输出功率和延长其寿命。
图中，K为阴极，A为阳极。
电极的质量直接关系到激光器的寿命。
He—Ne激光器工作时，毛细管要进行辉光放电，受电场加速的正离子撞击阴极会引起阴极材料的溅射与蒸发。
He—Ne激光器一般采用直流高压放电激励方式。
氦氖激光器电源设计报告
通信与信息工程学院激光器件与应用课程设计班级：电子科学与技术姓名：学号：1207060221指导教师：设计时间：2016.1.4-2016.1.15成绩：评通信与信息工程学院二〇一六年氦氖激光器电源设计1实验目的1)熟悉激光器的基本原理和组成；2)掌握氦氖激光器工作原理；3)掌握气体激光器对电源的要求；4)学会气体激光器电源的设计和制作方法；5)完成3mW氦氖激光器放电电源的制作与调试。
2实验仪器设备He-Ne激光器、万用表、线路板、1N4007型二极管、0.022µF瓷片容器10uF电解电容、1MΩ电阻、44KΩ10W碳膜电阻。
3 氦氖激光器的工作原理3.1 氦氖激光器的基本组成1)放电管放电管由放电毛细管和贮气管构成，其中毛细管处于增益介质工作区，是决定激光器输出性能的关键组成部分，之所以采用毛细管结构是由氖原子的能级结构决定的。
贮气管与毛细管相连，且毛细管的一端有隔板，这是为了保证放电管的工作物质总量，使毛细管内的气体得到不断的更新，减缓了放电时毛细管内的杂质气体的增加和氦氖气压比的变化速率，延长了器件寿命。
普通的氦氖激光器放电管一般用GG17硬质玻璃制成，而高稳定性器件常采用热胀洗漱更小的适应玻璃制成。
2)电极电极有阳极和阴极，阴极多采用冷阴极方式，冷阴极材料多采用阴极溅射效应小，电子发射率高的铝和铝合金制成。
为了进一步增加电子发射截面和降低溅射效应，阴极常制成圆筒状，并有尽可能大的尺寸；阳极一般用钨针制成。
一般氦氖激光器多采用直流放电激励，处于正常辉光放电区域，属于高电压、低电流自持放电，起辉电压约为8kV/m，放电电流在几毫安到几百毫安范围内，作为增益区域的毛细管几乎整体处在正柱区中。
3)光学谐振腔光学谐振腔有一对镀有多层高反射率介质膜的反射镜组成，一般采用平凹腔形式，平面镜为输出镜，透过率约为1%~2%，凹面镜为全反射镜，反射率接近100%。
通常根据谐振腔的结构不同分为内腔式氦氖激光器、外腔式氦氖激光器、半内腔式氦氖激光器、旁轴式氦氖激光器和单毛细管式氦氖激光器。
5-1 氦氖激光器的模式分析 实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间： 2009 年 03 月 17 日， 第 三 周， 周 三 ， 第 5-8 节实验者： 班级 材料0705 学号 200767025 姓名 童凌炜同组者： 班级 材料0705 学号 200767007 姓名 车宏龙实验地点： 综合楼 501实验条件： 室内温度 ℃， 相对湿度 %， 室内气压实验题目： 氦氖激光器的模式分析实验仪器：（注明规格和型号）扫描干涉仪；高速光电接收器；锯齿波发生器；示波器；半外腔氦氖激光器及电源；准直用氦氖激光器及电源；准直小孔。
实验目的：（1） 了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法； （2） 学习观测激光束横模、纵模的实验方法。
实验原理简述：1. 激光器模式的形成激光器由增益介质、谐振腔、激励能源三个基本部分组成。
如果用某种激励的方式，使介质的某一对能级间形成的粒子数反转分布，由于自发辐射的作用，将有一定频率的光波产生，并在谐振腔内传播，被增益介质增强、放大。
形成持续振荡的条件是：光在谐振腔内往返一周的光程差为波长的整数倍，即q q uL λ=2满足此条件的光将获得极大的增强。
每一个q 对应纵向一种稳定的电磁场分布λq ，叫一个纵模，q 称为纵模序数。
纵模的频率为uL c qq 2=ν 相邻两个纵模的频率间隔为uLc q 21=∆=∆ν 因此可以得知， 缩短腔长的方法是获得单纵模运行激光器的办法之一。
当光经过放电毛细管时，每反馈一次就相当于一次衍射，多次反复衍射，就在横向的同一波腹处形成一个或多个稳定的衍射光斑。
每一个衍射光斑对应一种稳定的横向电磁场分布，称为一个横模。
模式指激光器内能够发生稳定光振荡的形式，每一个膜，既是纵模，又是横模，纵模描述了激光器输出分立频率的个数，横模描述了垂直于激光传播方向的平面内光场的分布情况。
激光的线宽和相干长度由纵模决定，光束的发散角、光斑的直径和能量的横向分布由横模决定。
，一个膜由三个量子数表示，通常记作TEM mnq 。
氦氖激光器工作电源的研究与设计
性
研 与 析
ｍａ ｃ ｈ ｌｃ ｒ ａ ｏ ｒ ｅ ｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｄ ｃ ｍ ｐ ｒ ｓ ｔ ｅ ｓ ｒ ｓ ｗｏ ｎ ｏ ｂ ｅ ｉｃ ｉ ａ ｄ ｔ ａ ｓ ｏ ｍ ｅ ｔ ｈ ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｉ ｌｓ ｕ ｃ ．ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｏ ａ ｅ ｈ ｅ ｉ — ｕ ｄ ｄ ｕ ｌ ｒ ｃｒ ｕ ｔ ｎ ｒ ｎ ｆ ｒ ｒ ｃ ｅ ｒ ｇ ｌ ｔ ｒｃｒ ｕ ｔ Ｔｈ ａ ｅ ｕ ｓ ｆ ｒ ｒ ｎ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｙ ｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｉ ｌ ｔ ｎ Ｉ ｓ ｕ ｅ ｕ ｏ ｄ ｓ ｇ ｅ ｕａｏ ｉ ｉ ｃ ． ｅ ｐ ｐ ｒ ｐ ｔ ｏ ｗａ ｄ ａ ｆｅ ｔｖ ｌ ｔ ｏ ｆ ｓｍｕ ａ ｉ ． ｔ ｉ ｓ ｆ ｌｔ ｅ ｉ ｎ ｏ
（ ．Ｄ ｐ ｒ ｎ ｆ ａ ｉ Ｔｈ ｏ ｉｓ ｈ ａ ｅ ｆ ｕｐ ｎ ｏ １ ｅ ａ ｔ ｔ ｓ ｅ ｒ 。ｔ ｅＡｃ ｄ ｍｙｏ ｉ ｍｅ ｔ ｍｍａ ｄ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ ｅ ｉｇ １ １ １ ，Ｃ ｉａ ｍｅ ｏ Ｂ ｃ ｅ Ｅｑ Ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ，Ｂ ｉ ｎ ０ ４ ６ ｈｎ ｇ ｊ ２ ｏｌｇ ｆ ｏ ｔ ｒｄ ａ ｅ ｈ ａ ｅ ｆ ｑ ｉｍｅ ｔＣ ｍｍａ ｄ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｅ ｉ ｇ １ １ １ ，Ｃ ｉａ ．Ｃ ｌ ｅｏ ｓｇａ ｕ ｔ ，ｔ ｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｕ ｐ ｎ ｏ ｅ Ｐ Ｅ ｎ ｃ ｎ ｌｇ 。Ｂ ｉｎ ０ ４ ６ ｈｎ ） ｊ
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氦氖 激 好 究器 工 作 电源 的研 究 与 设计 光 电 与
王 明东 宋 胜 利 ，
（ ．装 备指 挥 技 术 学 院 基 础部 ， 京 １ １ １ ２ １ 北 ０ ４６； ．装 备指 挥 技 术 学 院 研 究 生 院 ， 京 ｌ ｌ １ 北 Ｏ ４ ６）
氦氖激光器系列实验
氦氖激光器实验袁庆勇 081273018 信息工程一、实验仪器氦氖激光器、光功率指示仪、硅光电池接收器、狭缝、微动位移台、扫描干涉仪、高速光电接收器及其电源、锯齿波发生器、示波器、氦氖激光器及其电源。
氦氖激光器技术参数：谐振腔曲率半径 1m ∞中心波长 632.8nm共焦球面扫描干涉仪技术参数：腔长20mm凹面反射镜曲率半径20mm凹面反射镜反射率99%精细常数>100自由光谱范围4GHz二、实验目的Ⅰ、氦氖激光束光斑大小和发散角1、掌握测量激光束光斑大小和发散角的方法。
2、深入理解基模激光束横向光场高斯分布的特性及激光束发散角的意义。
Ⅱ、共焦球面扫描干涉仪与氦氖激光束的模式分析1、了解扫描干涉仪原理，掌握其使用方法。
2、学习观测激光束横模、纵模的实验方法。
三、实验原理激光束的发散角和横向光斑大小是激光应用中的两个重要参数，激光束虽有方向性好的特点，但它不是理想的平行光，而具有一定大小的发散角。
在激光准直和激光干涉测长仪中都需要设置扩束望远镜来减小激光束的发散度。
1、激光束的发散角θθ为激光束的发散角，()()0=2/2/z z θλπωω=,z 很大只要我们测得离束腰很远的z 处的光斑大小2 w(z)，便可算出激光束发散角。
2、激光束横向光场分布将光束半径w(z)定义为振幅下降到中心振幅1/e 的点离中心的距离，光束半径w(z)也可定义为光强下将为中心光强e -2倍的点离中心点的距离。
3、光束半径和发散角的测量束腰处的光斑半径为由这个值，也可从算出激光束的发散角θ4、纵模频率差△ν=c/2n 2L ，L 为激光器腔长5、不同横模之间的频率差6、自由光谱范围△λ：7、精细常数F：()F=1-R 四、实验内容1、光强横向分布的测量移动微动平台，使狭缝和硅光电池接收器同时扫过光束，移动的方向应与光传播方向垂直。
每隔0.1~0.2mm ，记录光功率指示仪的读值，重复测量三次，进行激光束的光强横向分布测量，测量Z 值。
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通信与信息工程学院激光器件与应用课程设计班级：电子科学与技术姓名：学号：1207060221指导教师：设计时间：2016.1.4-2016.1.15成绩：评通信与信息工程学院二〇一六年氦氖激光器电源设计1实验目的1)熟悉激光器的基本原理和组成；2)掌握氦氖激光器工作原理；3)掌握气体激光器对电源的要求；4)学会气体激光器电源的设计和制作方法；5)完成3mW氦氖激光器放电电源的制作与调试。
2实验仪器设备He-Ne激光器、万用表、线路板、1N4007型二极管、0.022µF瓷片容器10uF电解电容、1MΩ电阻、44KΩ10W碳膜电阻。
3 氦氖激光器的工作原理3.1 氦氖激光器的基本组成1)放电管放电管由放电毛细管和贮气管构成，其中毛细管处于增益介质工作区，是决定激光器输出性能的关键组成部分，之所以采用毛细管结构是由氖原子的能级结构决定的。
贮气管与毛细管相连，且毛细管的一端有隔板，这是为了保证放电管的工作物质总量，使毛细管内的气体得到不断的更新，减缓了放电时毛细管内的杂质气体的增加和氦氖气压比的变化速率，延长了器件寿命。
普通的氦氖激光器放电管一般用GG17硬质玻璃制成，而高稳定性器件常采用热胀洗漱更小的适应玻璃制成。
2)电极电极有阳极和阴极，阴极多采用冷阴极方式，冷阴极材料多采用阴极溅射效应小，电子发射率高的铝和铝合金制成。
为了进一步增加电子发射截面和降低溅射效应，阴极常制成圆筒状，并有尽可能大的尺寸；阳极一般用钨针制成。
一般氦氖激光器多采用直流放电激励，处于正常辉光放电区域，属于高电压、低电流自持放电，起辉电压约为8kV/m，放电电流在几毫安到几百毫安范围内，作为增益区域的毛细管几乎整体处在正柱区中。
3)光学谐振腔光学谐振腔有一对镀有多层高反射率介质膜的反射镜组成，一般采用平凹腔形式，平面镜为输出镜，透过率约为1%~2%，凹面镜为全反射镜，反射率接近100%。
通常根据谐振腔的结构不同分为内腔式氦氖激光器、外腔式氦氖激光器、半内腔式氦氖激光器、旁轴式氦氖激光器和单毛细管式氦氖激光器。
3.2氦氖激光器的最佳放电条件放电条件包括放电电流，充气气压，充气混合比等。
这三者均与放电管直径有着密切关系。
对应一个确定的充气气压，存在一个与最大输出功率对应的放电电流。
充气气压增大，最佳放电电流减小。
放电电流的变化主要是改变电子密度，对输出功率的影响具体分析。
在最佳充气条件下，对应着最大输出功率的放电电流成为最佳放电电流。
在充气混合比一定时，每个充气气压存在一个最佳放电电流，最佳放电电流随总气压的升高而降低，还与放电管直径有关，随放电管直径增大而增大。
3.3粒子数反转分布的建立过程氦氖激光器的粒子数反转分布的建立过程取决于能级结构。
氦氖激光跃迁属于典型的四能级系统。
泵浦能级为氦原子的亚稳态012S 、132S ，激光上能级为氖原子的2s 3、2s 2，激光下能级为4p 2和4p 3，均为激发态。
理论和实验表明：采用直流放电激励的氦氖激光器，其放电毛细管增益区处在正常辉光放电的正柱区，正柱区为等离子体。
氦氖激光器实现粒子数反转分布主要依靠电子碰撞激发和氦氖原子间的共振激发能量转移过程，实现激光上能级的激发，以及对激光下能级的消激发过程。
3.3.1激光上能级2s 3、2s 2的激发1）电子碰撞激发以适当能量的电子与基态氖原子碰撞，使其激发到2s 、3s 态。
反应方程为e s s Ne +→+)3,2(e )S Ne(*_01 （3-1） 除此以外，处在正柱区的电子对1s 、2p 和3p 能级也有激发，而且对1s 、2p 能级的激发几率大于对2s 、3s 态的激发几率，因此，单靠电子碰撞激发是不能实现粒子数反转分布的。
常称这些不能按人们意愿控制的激发为非选择性激发。
2）共振激发能量转移激发以适当能量的电子与基态氦原子碰撞，使其激发到亚稳态2¹S 。
2³S1，反应方程为e S S Ne +→+)2,2(e )S Ne(1301*_01 （3-2） 这要求快电子具有能量分别为20.55eV 、19.77eV ，相应电子温度高达K 5101.06⨯，比工作气体温度高。
一般来说，亚稳态氦原子经过共振激发能量转移过程对基态氖原子的选择性激发，比电子碰撞激发的几率要大。
3.3.2 激光下能级的消激发激光下能级的激发主要是电子碰撞，使基态氖原子跃迁到激发态4p 2和4p 3，其反应方程为：e p Ne +→+)3,p 2(e )S Ne(*_01 （3-3） 从激发态2P 和3p 向低能级的跃迁过程称为消激发，主要是以自发辐射的形式首先跃迁到1s 态，弛豫速率很快，因此1s 能级上的氖原子数将出现堆积。
把这种低能级粒子数出现阻塞的现象称为瓶颈效应。
为了提高粒子数翻转分布的绝对值，关键是排空1s 能级的粒子。
有效的方法时选择低气压，细放电管直径的结构。
4.氦氖激光器对电源的要求4.1气体放电的基本原理气体激光器的激励方式一般是采用气体放电。
在平常情况下气态物质是绝缘体，当加上电压时，气体中产生的电流很微弱，但当电压升高至一定值时电流会突然增大，同时电极间电压突然减小，气体从绝缘体迅速转变为导体,这叫做气体的击穿或“着火”。
按照气体导电的伏安特性曲线来划分，击穿后气体导电还可分为正常辉光放电和反常辉光放电区域。
由于放电管击穿后变成导体，此时放电管电压比击穿时低很多，所以整个放电电路的电压就会有相当大的一部分落到限流电阻上。
击穿气体导电性质的突变，是由于此时气体中产生许多正离子和自由电子。
在外电场的作用下，分别向阴阳、极运动，造成放大电流很大。
放电电流对于激光器的输出功率有直接的影响，既有一个最佳放电电流，这一数值在激光器生产厂家的产品说明书中。
击穿后处于正常工作的氦氖激光器，其放电属于正常激光放电。
整个放电过程由伏安特性曲线描述。
图4.1-伏安特性曲线4.2氦氖激光器对电源系统的要求氦氖激光器常采用直流高压辉光放电激励，此类放电的特征是：①传导电流的范围为10e-6~10e-1A,管压降为几百伏到几千伏，工作在小电流高电压的正常辉光放电区域；②有较高的阴极位降和较强的阴极溅射；③激光管的伏安特性呈负阻性。
为此在设计电源系统时，必须选择合理的外特性，使激光管处于稳定工作状态，具体要求如下：(1)激光器能进入正常激光放电状态，其空端载电压必须达到击穿电压。
对管长250~450毫米的氦氖管，击穿电压在400~6000伏特。
(2)击穿后电源应能保证供给激光管正常工作电压和工作电流。
在正常辉光放电区，其伏安特性呈负阻性，因此必须采取一定的限流措施。
(3)氦氖激光器的输出功率强烈的依赖于放电管的放电管的电流强度。
在一定范围内与电流平方成正比。
(4)为使激光器有较大的使用范围，其电流、电压应有一定的调节范围。
调节范围的下限为维持放电电流，对氦氖激光器，最小维持电流为3~5mA;上限为略大于最佳工作电流。
5氦氖激光器电源系统的设计氦氖激光器电源电路有多种形式，例如倍压整流式、直流交流交换升压式等。
我们以250mm氦氖激光管氦氖激光器倍压式电流为例，说明此类电路的设计思路。
(1)考虑到250mm氦氖激光管的击穿电压在5000~6000V之间，对220V交流电压必须进行23~27倍升压；(2)为保证击穿后能正常工作，工作电压在1000~1500V之间，工作电流在5~10mA之间，必须选取适当的限流电阻。
5.1 电路原理图图5-1倍压整流电路5.2仿真电压输出波形仿真输出电压为8000V左右符合实验标准。
图5-2仿真电压输出波形5.3激光器电源所用器件的检测5.3.1 整流二极管的检测1）极性的判别：将万用表置于R*100档或者R*1k档，两表笔分别接二极管的两个电极。
测出一个结果后，对调两表笔，再测出一个结果。
两次测量的结果中，有一次测量的阻值较大（为反向电阻），一次测量的阻值较小（为正向电阻）。
在阻值较小的一次测量中，黑表笔接的是二极管的正极，红表笔接的是二极管的负极。
2）导电性能的检测：正向电阻越小越好，反向电阻越大越好。
正、反向电阻阻值相差越悬殊，说明二极管的单向导电性越好。
若测得二极管的正反向电阻值均接近于0或者阻值较小，则说明该二极管的内部已经击穿短路。
若测得二极管的正方向电阻值均为无穷大，则说明该二极管已经开路损坏。
5.3.2 电解电容的检测将万用表打到电容档位，红表笔接正极，黑表笔接负极，万用表数值不断在变化中说明电解电容良好。
5.3.3电阻的检测将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。
为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。
由于欧姆档刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使得指针指示值尽可能落到刻度的中间位置，即全刻度起始的20%~80%弧度范围内，以使测量更加准确。
根据电阻误差的等级不同。
读数与标称值之间分别允许有±5%、±10%或±20%的误差。
如不相符。
超出误差范围，则说明电阻值变值了。
5.4电路板的焊接（1）熟悉、检查元器件是否完好；（2）进行二极管通断试验；（3）表面处理：元器件管脚及焊盘氧化层的处理，以防止虚焊；（4）挂锡；（5）焊接元器件；（6）运交指导老师检查；（7）验收调试：焊接电源接线，连接氦氖激光管工作电路;（8）经检查合格后，在指导老师监护下接通电源，进行最佳放电电流测试。
6实验结果在实验中将制作好的激光电源加载氦氖激光管两侧，氦氖激光管发出红色激光。
6.1空载测量（1）将25个1M串联的电阻接入激光电源电路然后用万用表测量其中一个电阻上的电压为129V，则此时的空载电压为：129⨯25=3225V。
（2）将电流表串联接入25MΩ的电阻中测出此时的电流0.14mA，可以空载电压为：0.14mA⨯25MΩ=3500V。
6.2负载测量（1）将电源与激光器相连，再将25个1MΩ串联的电阻与激光器并联，用万用表测量其中一个电阻上的电压53V，测得负载电压为：53V⨯25=1325V。
（2）将电源与激光器相连，再将25个1M的电阻和电流表串联再与激光器并联测得此时的电流0.06mA，测得负载电压为：0.06mA⨯25MΩ=1500V。
（3）测量负载电流，将电流表和激光器串联接入电源中，接通电源观察此事的电流大小，经实验测得负载电流为9mA 。
实验中开始将25M电阻与激光器并联后再开启电源此时激光器不能工作，放电管没有被击穿，然后取下电阻重新插上电源放电管正常发光后再将电阻并连上去激光器依旧正常工作，由此可见激光器的击穿电压比正常工作电压高。
这就是氦氖激光器工作需要高压电源的原因。
在每次激光管工作后电容都会充电，实验结束后需要对电容进行放电处理。
7心得体会通过此次课程设计使我对于激光器的基本原理以及氦氖激光器的基本构成有了一个初步的认识，使得对于激光器的认识不仅仅是停留在书本上。