專利名稱:低損耗氦氖激光器的制作方法
本發(fā)明屬于激光器件與技術(shù)領(lǐng)域：
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氦氖(He-Ne)激光器是一種常用的小功率激光器件，在全息、計量、準(zhǔn)直、聲成象技術(shù)以及醫(yī)學(xué)和科學(xué)實驗的研究中得到廣泛應(yīng)用。一般的He-Ne激光器是采用雙層玻殼的同軸型結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為毛細(xì)管型，毛細(xì)管的管徑長度對輸出功率有決定性的影響。要獲得一定功率的激光輸出，必須選用一定管徑和長度的毛細(xì)管。因此激光器的擊穿電壓比較高，放電管損耗大、效率低。1980年3月天津市激光技術(shù)研究所發(fā)明出一種新結(jié)構(gòu)同軸型氣體激光器〔1〕，可使He-Ne激光器的擊穿電壓降低。但這種新結(jié)構(gòu)激光器的放電管比較復(fù)雜，采用三層玻管結(jié)構(gòu)，玻殼加工困難，而且激光管放電不易穩(wěn)定，陰極濺射較大，易使激光管受到污染。
本發(fā)明的目的在于采用普通的He-Ne激光器結(jié)構(gòu)，除了在放電管內(nèi)充入He-Ne氣體外，還充入少量的低電離電位雜質(zhì)氣體，利用產(chǎn)生的潘寧效應(yīng)，使He-Ne激光器的損耗降低，擊穿電壓降低。
本發(fā)明的特點在于采用現(xiàn)有的He-Ne激光器結(jié)構(gòu)，在激光管內(nèi)充有少量的低電離電位雜質(zhì)氣體，如氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等氣體，利用氣體放電中的潘寧效應(yīng)來降低擊穿電壓和降低損耗。我們采用Ar氣作為輔助氣體來說明氣體產(chǎn)生的潘寧過程
其中H＊e、N＊e為激發(fā)態(tài)原子，其激發(fā)電位大于Ar原子的電離電位，通過與Ar原子碰撞，將激發(fā)能傳于Ar原子，使之產(chǎn)生電離。
由此可見，在滿足潘寧過程的混合氣體中，在一定的電場空間的電離系數(shù)應(yīng)增大為α＝α1+α2;其中α1為電子碰撞電離系數(shù)，α2為潘寧碰撞電離系數(shù)。
潘寧電離系數(shù)除與兩種氣體性質(zhì)有關(guān)，還與它們的分壓比有關(guān)。例如Ar氣壓較高，相對來說He-Ne氣壓較低，同時，等離子體電子溫度也較低;反之，如果Ar太少，潘寧碰撞也隨之大大減少，使其效應(yīng)不顯著。由潘寧混合氣體的擊穿理化得知，混合氣體的擊穿電壓隨主氣體與輔助氣體的氣壓比而變化。Ar氣壓與He-Ne氣壓比為0.1%左右，即0.05%～0.4%之間時，混合氣體的擊穿電壓下降最低。由此可見，極少量的輔助氣體對混合氣體的擊穿電壓有明顯影響。我們在實際的He-Ne激光器中加入的Ar氣體在0.05～0.4%時，激光器的其它參量影響極小，同時達(dá)到降低He-Ne激光器擊穿電壓和降低損耗的目的。
本發(fā)明的He-Ne激光器效果在于損耗低、效率高，一次擊穿后放電即可穩(wěn)定，消除了普通He-Ne激光器存在的張弛振蕩，使激光輸出穩(wěn)定。同時還具有工作電流小、管壓降小等優(yōu)點，可使放電管的陰極濺射大大減小，管內(nèi)污染降低，從而提高激光管的工作穩(wěn)定性。由于本發(fā)明的激光管擊穿電壓低，因此提供激光管的電源也可隨之減小，而且重量輕、體積小、節(jié)省能源便于推廣應(yīng)用。本發(fā)明和普通的He-Ne激光器一樣，可廣泛用于全息、準(zhǔn)直、計量、聲成象、醫(yī)學(xué)和科學(xué)實驗等各個領(lǐng)域。
圖1為本發(fā)明的激光器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
由圖1所知，本發(fā)明的激光器采用普通的He-Ne激光器結(jié)構(gòu)，圖中(K)為園筒型陰極，選用純鋁片作材料;(A)為鎢桿陽極，(R1)和(R2)為多層介質(zhì)膜反射鏡，組成共振腔;兩片反射鏡之間是放電管(C)，內(nèi)層毛細(xì)管為(M)。我們實取腔長為250mm，毛細(xì)管內(nèi)徑為1.2mm，充氣過程為在激光管內(nèi)先充入占總氣壓之比為0.05%～0.4%之間的Ar氣，然后再充入7∶1的He-Ne混合氣體。采用這種結(jié)構(gòu)和氣體充入量，經(jīng)實驗可一次出光并達(dá)到放電穩(wěn)定，有些參量可得到明顯改善，如擊穿電壓現(xiàn)降到2800伏，比原先激光器降低1/3左右;管壓降現(xiàn)降到1100伏，比原先激光器降低約500伏左右，現(xiàn)放電電流降為3mA，該參量也有較大改善。此外，本發(fā)明可達(dá)到原有He-Ne激光器的輸出功率。
參考文獻(xiàn)〔1〕高全生等“對激光管著火電壓降低的實驗探討”，《中國激光》1982年第10卷第1期。
權(quán)利要求
1.一種低損耗He-Ne激光器，由電極、反射鏡，激光管所組成，其特征在于在激光器中除了充入He-Ne混合氣外，還充少量的低電離電位的雜質(zhì)氣體作為輔助氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的激光器，其特征在于充入的雜質(zhì)氣體為氬(Ar)氣，其Ar氣壓占總氣壓比例為0.05～0.4%。
專利摘要
本發(fā)明屬于激光器件與技術(shù)領(lǐng)域：
。普通的He-Ne激光器存在著擊穿電壓高，損耗大的問題。本發(fā)明采用普通的He-Ne激光器結(jié)構(gòu)，在激光管內(nèi)除充入He-Ne氣體外，還充入少量的低電離電位的雜質(zhì)氣體，利用潘寧效應(yīng)，可使He-Ne激光器擊穿電壓降低，損耗減少，而且可消除普通激光管的張弛振蕩問題，使激光輸出穩(wěn)定。本發(fā)明可廣泛用于全息、計量、準(zhǔn)直、聲成象、醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。
文檔編號H01S3/14GK86100312SQ86100312
公開日1987年7月29日 申請日期1986年1月18日
發(fā)明者高樹香 申請人:南京工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan