氦氖激光器的结构及原理
氦氖激光器原理
氦氖激光器原理
氦氖激光器是一种常见的气体激光器，其原理是利用氦氖混合气体在电场作用
下产生激射。
氦氖激光器具有单色性好、光束质量高、功率稳定等优点，被广泛应用于医疗、测量、通信等领域。
下面将详细介绍氦氖激光器的原理。
首先，氦氖激光器的工作原理是基于氦氖混合气体在电场作用下的激发和辐射。
当氦氖混合气体置于放电管中，施加电压使气体电离产生等离子体，激发氦原子的外层电子跃迁至氖原子的4p能级，然后再跃迁至3s能级，最终通过受激辐射产生
激光。
其次，氦氖激光器的放电管是实现激光输出的关键部件。
放电管内部通常充满
氦氖混合气体，两端分别连接正负电极，当外加电压使得气体电离形成等离子体时，激发氦原子和氖原子的外层电子跃迁，产生激光。
同时，放电管内壁镀有反射镜，形成光学腔，使得激光在腔内来回反射，增强光子受激辐射过程，最终形成激光输出。
另外，氦氖激光器的工作需要一个稳定的电源和冷却系统。
电源提供稳定的电
压和电流，以确保放电管内气体正常放电。
冷却系统则用于将放电管产生的热量散发，保持放电管的温度在适宜范围内，以确保激光器的稳定工作。
总的来说，氦氖激光器的原理是基于氦氖混合气体在电场作用下产生激射。
通
过放电管内气体的电离和激发，激光器产生单色、相干的激光输出。
同时，稳定的电源和冷却系统保证了激光器的稳定工作。
氦氖激光器以其优良的光学性能和稳定的工作被广泛应用于医疗、测量、通信等领域。
氦氖激光治疗原理
氦氖激光治疗原理
氦氖激光治疗(Helium-Neon Laser Therapy)是一种利用氦氖激
光器产生的可见光谱进行治疗的技术。
它的治疗原理基于激光光线的照射对人体产生的生物效应。
氦氖激光器是一种工作在可见光波段的激光装置，主要由激光管和电源组成。
在激光管内，氦氖气体被放电激发，产生具有特定波长的激光光束。
通常，氦氖激光器输出的激光波长为632.8纳米，处于可见光的红色区域。
氦氖激光治疗的原理与生物物理学和光学的互动有关。
当激光光束照射到人体组织上时，光能量被不同的组织结构吸收或散射。
在氦氖激光治疗中，激光光线会被皮肤吸收，并渗透到深层组织。
在治疗过程中，激光光束的能量被转化为生物体内的化学能量，从而产生生物反应。
这些生物反应有助于促进细胞代谢、增加微循环和血液供应，减轻炎症反应，并促进组织修复和再生。
此外，氦氖激光还具有生物刺激作用，能够刺激机体产生一系列生物化学变化，如激活光敏色素、促进胶原蛋白合成和细胞增殖等。
这些细胞和组织的生物化学反应能够对病理变化产生积极影响，从而达到治疗的效果。
总之，氦氖激光治疗利用可见光波长的激光光束作用于人体组织，通过生物物理和光学的互动产生一系列生物效应，从而促进组织修复和病理变化的治疗。
氦氖激光原理
氦氖激光原理氦氖激光是一种气体激光器，其激光介质为氦气和氖气。
氦氖激光器是第一代激光器之一，在各种激光器中应用广泛。
它能够产生可见光和红外线，其波长主要集中在632.8nm和1.15um。
氦氖激光器在科学、医学、工业等领域均有广泛的应用，是一种非常重要的激光器。
氦氖激光器的原理是基于玻尔-爱因斯坦原理，即吸收和辐射能量的微观过程。
当氦氖激光器中的氦气被电子冲击或能级激发时，氦气中的原子会处于激发态。
这些激发态的原子会通过辐射方式，将其能量释放出来，产生一些带有特定波长和相位的光子。
这些光子会与氖气的原子碰撞，导致氖气的原子被激发。
随着氖气的原子向基态跃迁，它们也会通过辐射过程，释放出辐射能量，产生一些特定波长的光子。
这些光子会经过外腔镜和输出镜后形成一个射出激光束，具有高亮度和单色性。
将氦氖激光器置于电离室中，可以使激光器的电离程度升高。
这样可以使激光器的输出功率增大，从而更好地满足产业和科学领域的需求。
此外，氦氖激光器在发射光子时会产生一个瞬变现象，也被称为激光爆发，这会在激光器发出光时产生强烈的光散射。
氦氖激光器有许多优点，包括光束质量好、光束的功率密度高、单色性好、波长稳定、光学稳定性好、寿命长等。
同时，氦氖激光器还有一些缺点，如输能密度低、能量转化率低、维护成本高等。
总的来说，氦氖激光器是一种重要的激光器，具有许多应用优点。
它广泛应用于科学、医学、工业等领域，如激光打印、激光切割、激光显微镜、激光测速等。
在日常生活中，氦氖激光器也被广泛应用于公共交通、广告、安全检查等方面。
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。
氦氖激光器的波长
氦氖激光器的波长氦氖激光器的波长氦氖激光器是一种常见的激光器，它使用氦和氖气体混合而成的等离子体作为工作介质，产生波长为632.8纳米的激光光束。
这种激光器具有许多重要的应用，如医学、通信、测量等领域，因此，掌握其波长非常重要。
下面，我们将详细介绍氦氖激光器的波长。
一、氦氖激光器的激发机制氦氖激光器是一种气体放电激光器，其工作介质和基本结构如下：1. 工作介质氦氖激光器的工作介质是氦和氖气体混合物。
其中，氖占总气体的0.1%到1.5%，氦气则是用来提供电流通道的。
当氦气被加热并受激发时，会发射出短波长的紫外线，这些紫外线能够激发氖原子的电子跃迁，从而激发氖气体发出激光光束。
2. 基本结构氦氖激光器的基本结构包括气体放电管、光学腔和高压电源等三部分。
其中，气体放电管是产生激光的核心部分，光学腔是激光波长和输出方向的控制器，高压电源则是提供电流加热气体和产生气体放电的能源。
二、氦氖激光器的波长氦氖激光器的典型波长为632.8纳米，其对应的光子能量为1.96电子伏特。
这种波长被称为“氦氖线”，是可见光的一种。
这种波长的光束不仅颜色美丽，而且光学性质非常优异，具有好的相干性、单色性和方向性等特点。
因此，在通讯和测量领域中被广泛应用。
除了典型的632.8纳米波长外，氦氖激光器还能够产生一系列其他波长的激光光束。
例如：1. 543.5纳米波长的激光光束，对应光子能量为2.28电子伏特，属于绿光。
2. 594.1纳米波长的激光光束，对应光子能量为2.08电子伏特，属于黄光。
3. 612.3纳米波长的激光光束，对应光子能量为2.03电子伏特，属于橙光。
4. 1.15微米波长的激光光束，对应光子能量为1.08电子伏特，属于近红外光。
以上这些波长的激光光束具有自己独特的特性，可以广泛应用于医学、生物科学、材料加工等领域。
三、总结氦氖激光器是非常重要的光学设备之一，具有优异的激光性能和重要的应用前景。
掌握其波长对于设计和应用氦氖激光器具有非常重要的意义。
氦氖激光器工作原理
氦氖激光器工作原理氦氖激光器是一种常见的气体激光器，其工作原理基于氦氖气体在激发态和基态之间的能级跃迁而产生的激光。
在氦氖激光器中，氦气和氖气混合充填在一个管道中，通过电子激发和碰撞跃迁来产生激光。
下面我们将详细介绍氦氖激光器的工作原理。
首先，氦氖激光器中的氦气和氖气混合物被放置在一个长而窄的管道中。
当电流通过管道时，气体被激发到高能级，这些激发态的气体分子会发生碰撞跃迁，从而产生激光。
其次，激发态的氦原子会与氖原子发生碰撞跃迁，使得氖原子从高能级跃迁到低能级，释放出光子。
这些光子的频率和波长取决于氦氖激光器的设计和工作条件。
而后，这些光子在激光腔中来回反射，逐渐增强形成激光束。
激光束的特性取决于激光腔的设计和镜面的反射特性。
最后，当激光束达到一定的强度和稳定性时，就可以从输出镜中输出激光。
氦氖激光器产生的激光通常呈现出单色性和相对较高的方向性，适用于许多应用领域，如医学、通信、测量等。
总的来说，氦氖激光器的工作原理是基于氦氖气体的激发态和基态之间的能级跃迁，通过电子激发和碰撞跃迁产生激光。
通过精心设计激光腔和控制工作条件，可以获得稳定、高质量的激光输出，满足各种应用需求。
在实际应用中，氦氖激光器具有许多优点，如波长稳定、光束质量好、寿命长等，因此在医疗、科研、工业等领域得到了广泛应用。
同时，也需要注意氦氖激光器的工作环境和安全问题，以确保其稳定可靠地工作。
综上所述，氦氖激光器是一种常见的气体激光器，其工作原理基于氦氖气体的能级跃迁产生激光。
通过精心设计和控制，可以获得稳定、高质量的激光输出，满足各种应用需求。
在实际应用中，氦氖激光器具有广泛的应用前景和发展空间。
氦氖激光器工作原理及应用
氦氖激光器工作原理及应用
氦氖激光器是一种气体离子激光器，主要由氦氖混合气体、电源和激光管组成。
其工作原理是在激光管内施加电压，使氦氖混合气体电离产生等离子体，等离子体的激发态在退激辐射的作用下释放出激光光子，形成激光束。
氦氖激光器的工作过程如下：
1. 氦氖混合气体被灌入激光管中，并被稳定的直流电源加热。
2. 电源施加高电压，产生强电场，使得气体离子化，形成等离子体。
3. 等离子体在电场的作用下，发生电子碰撞激发，产生高能态的氦氖分子。
4. 高能态的氦氖分子在退激辐射的作用下，释放出激光光子，形成激光束。
氦氖激光器具有以下特点：
1. 波长较长：氦氖激光器的工作波长多为可见光波段中的红光波长，主要为63
2.8纳米。
2. 单色性好：激光输出的光波几乎是单色的，波长分布很窄。
3. 相干性强：激光束相干度高，能够形成明亮的干涉条纹。
4. 输出功率稳定：在适当的工作条件下，氦氖激光器的输出功率相对稳定。
氦氖激光器主要应用于以下领域：
1. 科学研究：氦氖激光器可以为实验研究提供高质量的激光光源，用于干涉、衍射、光谱分析等实验。
2. 工业加工：氦氖激光器可以用于绘图、切割、雕刻等精细加
工领域，特别适用于对非金属材料的加工。
3. 医学美容：氦氖激光器可以用于皮肤除皱、血管病变治疗、红斑痤疮等美容治疗。
4. 教育展示：氦氖激光器具有光线明亮、颜色鲜艳的特点，常被用于教育展示、科普教育等。
总的来说，氦氖激光器通过气体离子化和电子碰撞激发的过程产生激光光子，具有波长较长、单色性好和相干性强等特点，广泛应用于科学研究、工业加工、医学美容和教育展示等领域。
632.8nm氦氖激光器工作物质的多普勒宽度
标题：632.8nm氦氖激光器工作物质的多普勒宽度解析一、引言在现代科技领域中，激光技术一直扮演着重要的角色。
而氦氖激光器作为其中一种重要的激光器，其工作物质的多普勒宽度更是一个重要的研究课题。
本文将从浅入深，逐步探讨632.8nm氦氖激光器工作物质的多普勒宽度，并尝试共享个人对这一主题的理解和观点。
二、多普勒效应的基础知识多普勒效应是指当光源和观察者相对运动时，波的频率随源和接收器之间的相对速度而变化的现象。
对于激光器而言，其工作物质的多普勒宽度即表示了由于分子或原子热运动所引起的频率的展宽。
三、632.8nm氦氖激光器的原理和结构632.8nm氦氖激光器是一种重要的氦氖激光器，其工作原理是利用氦和氖气体在放电激发下产生激光。
这种激光器通常被应用于干涉测量、医疗设备、激光打印等领域。
在其工作过程中，多普勒效应对激光的频率稳定性和谱线宽度都会产生影响。
四、多普勒宽度对632.8nm氦氖激光器的影响由于工作物质分子或原子的热运动，氦氖激光器发出的激光会存在多普勒频率展宽的现象。
而多普勒宽度的大小将决定激光的频率稳定性和激光谱线的宽度。
研究和理解632.8nm氦氖激光器工作物质的多普勒宽度对于提高激光器性能至关重要。
五、632.8nm氦氖激光器工作物质的多普勒宽度的测量与控制为了减小多普勒宽度对激光器的影响，必须对其进行准确的测量和控制。
目前，研究人员常常采用光学共振腔或其他光谱学方法来测量氦氖激光器的多普勒宽度，并尝试通过调节激光器结构或工作条件来控制多普勒宽度的大小。
六、个人观点与总结个人认为，深入研究632.8nm氦氖激光器工作物质的多普勒宽度对于提高激光器的性能和应用具有重要意义。
而在实际应用中，测量和控制多普勒宽度的技术将对激光技术的发展起到积极的推动作用。
在本文中，我们从多普勒效应的基础知识入手，逐步介绍了632.8nm 氦氖激光器的原理和结构，分析了多普勒宽度对激光器性能的影响，并探讨了多普勒宽度的测量与控制。
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氦氖激光器的结构及原理
1．氦氖激光器的结构
氦氖（He-Ne）激光器的结构一般由放电管和光学谐振腔所组成。
激光管的中心是一根毛细玻璃管，称作放电管（直径为1mm左右）；外套为储气部分（直径约45mm）；A是钨棒，作为阳极；K是钼或铝制成的圆筒，作为阴极。
壳的两端贴有两块与放电管垂直并相互平行的反射镜，构成平凹谐振腔。
两个镜版都镀以多层介质膜，一个是全反射镜，通常镀17层膜。
交替地真空蒸氟化镁（MgF2与硫化锌（ZnS）。
另一镜作为输出镜，通常镀7层或9层膜（由最佳透过率决定）。
毛细管内充入总气压约为2Torr（托）的He、Ne混合气体，其混合气压比为5：1－7：1左右。
内腔管结构紧凑，使用方便，所以应用比较广泛。
但有时为了特殊的需要也常选用全外腔式或半外腔式。
全外腔式的放电管和镜片是完全分离的，半外腔式是上两种形式的结合。
外腔式和半外腔式都需要粘贴布儒斯特片，窗片法线与激光光轴有一夹角，应等于布儒斯特角θ：θ=tg-1n , K8玻璃对632.8nm激光 n=1.5159；θ=56°35＇；熔融石英 n=1.46；θ=55°36＇。
因此，全外腔式和半外腔式激光器输出的光束是电矢量平行于入射面的线偏振光。
2．氦氖激光器激发机理
氦氖激光器中工作物质是氦气和氖气，其中氦气为辅助气体，氖气为工作气体。
产生激光的是氖原子，不同能级的受激辐射跃迁将产生不同波长的激光，主要有632.8nm、1.15um和3.39um三个波长。
氦原子有两个亚稳态能级21S0、23S1，它们的寿命分别为5×10-6s和10-4s，在气体放电管中，在电场中加速获得一定动能的电子与氦原子碰撞，并将氦原子激发到21S0、23S1，此两能级寿命长容易积累粒子。
因而，在放电管中这两个能级上的氦原子数是比较多的。
这些氦原子的能量又分别与处于3S和2S态的氖原子的能量相近。
处于21S0、23S1能级的氦原子与基态氖原子碰撞后，很容易将能量传递给氖原子，使它们从基态跃迁到3S和2S 态，这一过程称能量共振转移。
由于氖原子的2P、3P态能级寿命较短，这样氖原子在能级3S－3P、3S－2P、2S－2P间形成粒子数反转分布，从而发射出3.39um、632.8nm、1.5um三种波长的激光。
上述过程可表示为：
e**+He(11S0)→e*+He*(21S0)
e**+He(11S0)→e*+He*(23S0)
He*(21S0)+Ne(2P6)→He(21S0)+Ne*(3S)
He*(23S1)+Ne(2P6)→He(21S0)+Ne*(2S)
Ne*(3S)→Ne*(2P)产生波长为632.8nm的激光
Ne*(3S)→Ne*(3P)产生波长为3.39um的激光
Ne*(2S)→Ne*(2P)产生波长为1.15um的激光
从理论上讲，这三种波长的激光都有可能发射，但我们可以采取一些方法去抑制其中的两种，而使我们所需要的一种波长的激光得到输出。
632.8nm（红光）因输出为可见波段的激光，实际应用较广泛。
3，结构及原理
在激光电源外壳上，有一能自由转动的支柱，上面装有可改变斜角的管套，管套内装有氦—氖激光管。
（氦—氖激光器的种类很多，外形各异，但都由激光电源和氦-氖激光管两部分组成。
）激光电源的电原理如图1-103所示。
电源变压器BY次级输出1.2KV高压。
此电压不足以使激光管JG起辉。
由于JG此时截止，使D1-D4，C1-C4工作在多倍压整流状态。
当JG两端电压升至5KV左右，JG起辉，放出红色束状激光。
由于JG导通，使D1、D3、D4间正向电位差很小，对上千伏高压来讲近似于零，因此C3、C4不再起作用。
D1-D4与C1、C3工作在倍压整流状态。
使JG两端电压降至约2KV，维持其工作。
R4是限流电阻。
氦-氖激光管：这是一种原子型气体激光管。
结构如图1-104所示。
玻璃管M内封有按一定比
例（如5:1）混合的氦、氖气体，气压约为1-10毫米汞柱。
（1）电子的激发作用。
电极D1、D2放电时，从阴极逸出的电子被电场力加速，获得动能。
这样的电子流不断与氦、氖原子碰撞，使其能量增高，处于激发态。
（2）基态：原子在每一特定温度下，都有一个稳定的能量状态，称为基态。
激发态的原子会自发回到基态，同时将多余的能量转化成光子辐射出去。
（3）能级：原子能量的增加（或减少），不是爬坡式的渐变，而是阶梯式的跃变。
即由一个能态跳到另一能态，稍事停留，再进一步跃迁。
这些“阶梯”，在一定条件下，能量值是固定的，称为能级。
原子在特定的两能级间跃迁，辐射的光子频率是固定的。
如氖原子从2S能级跃迁到2Ｐ能级时，会辐射波长1.15微米的光波（2S、2Ｐ为能级符号，不代表能量值）。
纯氖气的这种自发辐射效率极低。
因为每个原子所受的碰撞不同，会跃迁到许多不同的能级，2S能级只是其中之一，只有少数原子处于这一状态。
其它能级的原子向基态跃迁时，幅射的大都是红外光波。
（4）亚稳态：原子在激发态各能级上停留时间大都很短，为 - 秒（停留时间指原子保持某一能量状态的时间，也叫能级寿命，但也有例外。
实验表明，多数气体都存在一个能级，原子在这一能级上停留的时间较长，为 - 秒，称为亚稳态。
这虽是一短暂的时间值，但它却比一般的能级寿命延长了103-106倍。
这就使在同一时刻，亚稳态上的原子数要比邻近能级多数十万倍。
若使这些原子同时跃迁，释放的能量就很可观了。
（5）氦原子的作用：氦原子的亚稳态恰好和氖原子的2S能级很接近（仅差0.04-0.15电子伏）。
亚稳态氦原子与基态氖原子碰撞，可直接把氖原子激发到2S能级。
这样，就可以在2S 能级获得比纯氖时多数十万倍的原子，它们向2Ｐ能级跃迁时，辐射光波的能量较纯氖时增加数十万倍。
不过，这种光还不是我们所需要的。
因为各原子的辐射方向、相位十分杂乱，有的互相抵消，实际输出的能量并不大，射到某个点（如衍射用的小孔）上的光能就更少了，不能满足实验需要。
因此，要进一步放大激光的能量，并把能量集中成一束发射出去。
为达到这一目的，激光管内设置了共振腔。
（6）共振腔：氦一氖激光管的共振腔是一个内径2ｍｍ左右的玻璃管（图1-104中的中间细部）。
两端各有一个反射镜J1、J2。
两镜平行度很高，反射率也很高。
受激辐射的红光与共振腔同轴的部分就在其中反射。
共振腔的长度做成使某种波长增益而使其它波长衰减。
J1、J2两镜反射率略有不同，如J1为98％，J2为100％。
有一部分光会透过J1输出。
同时，由不断进行的光辐射给共振腔补充能量。
当这种补充与损耗（包括输出和反射损耗等）平衡时，管子的J1端就会稳定、连续地输出束状单色光。
由于共振腔内径很小，所以射出的光束很细。
J1、J2平行度很高，光束的发散角也就很小。
在实验室的有限距离内，可认为这一光束是良好平行的。
注意事项
1．激光电源与激光管工作电压较高，通电时不要触及。
2．不要让激光束直射到眼睛上。
3．连续使用时间不可超过4小时。
放置不用时，也要每月通一次电。
4．如射到屏幕上的光点周围出现密集的斑影，说明激光管镜片脏了，应擦拭干净。
5．教学用氦-氖激光器使用1-3毫瓦之间的低功率激光管。
附录：衍射片、干涉片的制作
1．圆孔衍射片：用针在照像胶卷包装黑纸或薄厚与之相当的两面涂黑的其它纸片上扎孔。
因为对所扎孔径不好掌握，可以多扎几个孔，然后逐个在激光下试验，取效果最好的用红铅笔标记使用。
2．单缝衍射片：取一片显微镜用的载玻片，一面用烟熏黑（也可用墨涂，但墨的含胶量不宜过大），用刮脸刀片靠着直尺，在玻片涂黑面上划出一道很细而尽量整齐的透明缝隙。
3．双缝干涉片：同上述方法类似，用两片刀片叠在一起，外面用两块大橡皮夹紧，靠着直尺，两条缝隙一次划成。