氦氖激光器的配气及特性研究-中山大学物理学院2016
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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。
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。
氦-氖(He-Ne)激光器摘要:本文介绍了He-Ne激光器的工作原理,结构及谐振腔,He和Ne原子的能级图,He-Ne激光器的速率方程,激发过程和输出特性,影响其寿命的因素,并简单介绍了其应用和优点。
关键词:He-Ne激光器;激发原理;结构及谐振腔;速率方程;激发过程;输出特性;寿命一.氦-氖(He-Ne)激光器简介气体激光器是以气体或蒸气为工作物质的激光器。
由于气态工作物质的光学均匀性远比固体好,所以气体激光器易于获得衍射极限的高斯光束,方向性好。
气体工作物质的谱线宽度远比固体小,因而激光的单色性好。
但由于气体的激活粒子密度远较固体为小,需要较大体积的工作物质才能获得足够的功率输出,因此气体激光器的体积一般比较庞大。
由于气体工作物质吸收谱线宽度小,不宜采用光源泵浦,通常采用气体放电泵浦方式。
在放电过程中,受电场加速而获得了足够动能的电子与粒子碰撞时,将粒子激发到高能态,因而在某一对能级间形成了集居数反转分布。
除了气体放电泵浦外,气体激光器还可采用化学泵浦,热泵浦及核泵浦等方式。
He-Ne激光器是最早研制成功的气体激光器。
在可见及红外波段可产生多条激光谱线,其中最强的是632.8nm,1.15μm和3.39μm三条谱线。
放电管长数十厘米的He-Ne激光器输出功率为毫瓦量级,放电管长(1~2)m的激光器输出功率可达数十毫瓦。
由于它能输出优质的连续运转可见光,而且具有结构简单、体积较小、价格低廉等优点,在准直、定位、全息照相、测量、精密计量等方面得到广泛应用。
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。
He-Ne激光器偏振光数据处理与分析1、He-Ne激光器偏振光测量表1 He-Ne激光器偏振光测量数据表偏振角度(°)输出功率(mW)偏振角度(°)输出功率(mW)偏振角度(°)输出功率(mW)0 1.1361250.8032500.0905 1.0731300.8592550.096100.9951350.9342600.119150.835140 1.0022650.169200.743145 1.0662700.204250.665150 1.1172750.252300.556155 1.1452800.315350.464160 1.1872850.412400.378165 1.2012900.495450.291170 1.1722950.618500.225175 1.1473000.710550.170180 1.1043050.801600.130185 1.0343100.867650.0981900.9483150.966700.0881950.841320 1.027750.0922000.755325 1.102800.1132050.659330 1.145850.1532100.574335 1.174900.1982150.473340 1.192950.2812200.386345 1.1831000.3622250.285350 1.1681050.4592300.223355 1.1471100.5252350.172360 1.0981150.6082400.1271200.6992450.099图1 He-Ne激光器偏振特性曲线图分析:由图1 He-Ne 激光器偏振特性曲线图可知,He-Ne 激光器输出的光为线偏振光;而且从图中曲线可知,曲线并非完全的平滑,有一定的凹凸瑕疵,这说明实验存在误差,这主要是受实验环境光变化的影响所致。
氦氖激光治疗仪是根据大脑视皮层、视神经传导路、视网膜感应等不同部位对信息的感觉、传导、加工等环节的治疗需求研制的。
该治疗仪具有改善局部微循环、增加新陈代谢的作用,治疗弱视无痛苦、无副作用。
1、氦氖激光的特性:氦氖激光为6328埃的红色光波,具有以下特性:A、小剂量可起到刺激作用,受照部位组织蛋白合成加速,糖源含量增加,核糖核酸活力加强;大剂量则有抑制作用。
B、有累积效应,多次小剂量照射之和等于一次大剂量照射所产生的生物效应。
C、有抛物线的特点,在照射剂量不变的情况下机体反应在第三、四天开始逐渐加强,一般在10-15天达到高峰,而后作用逐渐降低,若连续不断地照射则可出现抑制作用。
D、有扩散效应,光斑虽小效果成片,作用绝不仅局限于光斑部位。
E、有光化学效应,可导致酶、氨基酸、蛋白及核酸改变活性。
F、热效应作用,不同种类的激光有不同的热效应。
2、氦氖激光的生理作用:A、神经系统:氦氖激光刺激神经系统产生冲动,可能是蛋白质分子中某些成分的渗透透性改变导致钠、钙等游离,诱发一种活动电位引起神经冲动。
B、血管和血液系统:有扩张血管的作用,可导致全身血液动力学改变增加血流量;加速凝血酶、纤维蛋白的形成;白细胞增加有抗炎作用。
C、调节增强代谢、醣源和三磷腺苷含量增加,低功率氮氖激光可增强吞唾细胞、B淋巴细胞的功能,从而提高免疫功能。
3、氦氖激光治疗弱视的机理:此种红色光波对锥体细胞十分敏感,有很高的吸收率,因对活组织有刺激兴奋作用,可激活并加强锥体细胞的感光功能,对视网膜的热效应和生物化学效应,使视网膜和脉络膜血管扩张血液循环改善。
由于能调节神经传导和神经反射作用,可以疏通视网膜至大脑皮层的视觉通路,激活视路提高光像冲动的传入功能。
临床观察证明氦氖激光在一定剂量下,对眼球的屈光介质:角膜、晶体、玻璃体以及虹膜、脉略膜无任何损害。
仅有个别患儿在照射时出现眩目、流泪、轻微刺痛反应,但数分钟消失,无碍治疗。