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激光器和激光电源有什么区别
日期:[2017/6/3 10:28:23]   文章录入:www.jnmajorpower.com   共阅[236]次
    1〕激光器
    一般由三个部分组成:(1)能实现粒子数反转的工作物质。氦氖激光器中,通过氦原子的协助,使氖原子的两个能级实现粒子数反转;(2)光泵:通过强光照射工作物质而实现粒子数及转的方法称为光泵法。例如红宝石激光器,是利用大功率的闪光灯照射红宝石(工作物质)而实现粒子数反转。造成了产生激光的条件;(3)光学共振腔:最简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁,辐射出平行于激光器方向的光子时,这些光子将在两反射镜之间来回反射,于是就不断地引起受激辐射,很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜,一个反射率接近100%,即完全反射。另一个反射率约为98%,激光就是从后一个反射镜射出的
    这些知识得有相应的原子物理和量子力学知识才能理解。应用很广泛,有测量。激光照排,激光治疗等等。
    〔2〕激光电源
    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。)
    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。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。
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