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    氦(He)氖(Ne)激光器激发机理及工作原理

    2009-12-25 16:16:00

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        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。
      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。

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    相关链接:氦氖激光混合气