HeNe激光器

激光器

激光，英文名字Laser，其是全称是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，即光的受激辐射放大，自1961年首台激光器诞生以来，激光就因为其单色性、高亮度、高方向等优点备受关注，经过半个世纪的发展，激光技术不断进步，种类不断增多，其在各行各业中的应用也越来越广泛。一般来讲，一台激光器主要自泵浦源、工作物质和谐振腔三部分组成：

泵浦源给工作物质提供能量，使工作物质形成粒子数布局反转，产生受激辐射光，受激致辐射光在谐振腔中不停的振荡放大，当达到一定能量时，受激辐射光从谐振腔的一端输出从而形成激光。激光的分类有很多种，根据工作物质的不同，激光可以分为气体激光器、固体激光器、离子激光器等；根据其工作方式的不同，激光可以分为连续激光器和脉冲激光器两大类，而脉冲激光器根据其脉冲宽度的长短又可分为纳秒激光器、皮秒激光器等。大恒生产销售的激光产品分为气体激光器、半导体激光器、固体激光器和飞秒激光器四大类，基本涵盖了目前所常用的所有激光产品。

气体激光器

气体激光器即利用气体或蒸气作为工作物质产生激光的器件。它由放电管内的激活气体、一对反射镜构成的谐撮腔和激励源等三个主要部分组成。主要激励方式有电激励、气动激励、光激励和化学激励等。其中电激励方式很常用。在适当放电条件下，利用电子碰撞激发和能量转移激发等，气体粒子有选择性地被激发到某高能级上，从而形成与某低能级间的粒子数反转，产生受激发射跃迁。

氦氖激光器是*早出现也是常见的气体激光器之一，工作物质为氦、氖两种气体按一定比例的混合物。根据工作条件的不同可以输出5种不同波长的激光，而常用的则是波长为632.8纳米的红光。输出功率在0.5-100毫瓦之间，具有非常好的光束质量。氦氖激光器是当前应用很是广泛的激光器之一，可用于外科医疗、激光美容、建筑测量、准直指示、照排印刷、激光陀螺等。许多学校的实验室也在用它做演示实验。

根据氦氖激光器腔型的不同，可分为内腔氦氖激光器和外腔氦氖激光器两种。所谓内腔氦氖激光器，即谐振腔的腔镜和放电管为一体结构，便于整个激光器的安装和调试，稳定性好，但整个激光器受放电管长度的限制，输出功率较小，主要用于各种指示、测量和教学等应用。例如SPL-HN250等；外腔氦氖激光器，即谐际腔的腔镜和放电管各自独立，整个放电管可以做的很长很长，所以激光器输出功率较大，但整个激光器体积较大，且较长的放电管会给安装和调试造成很大的困难，主要用于一些需要高强度、高亮度的应用，如激光美容、外科医疗等。例如SPL-HN1200等。

SPL-HN 内腔激光器系列

此系列激光器采用**技术的封装技术，寿命长；TEM₀₀模输出，功率稳定性高。此系列激光器广泛用于指示激光、全息、激光测量、教学、医疗等领域。

·波长：632.8nm

·模式：TEM₀₀

术语介绍：

氦氖偏振

非偏振（随机偏振）光束

非偏振氦氖激光器的输出是一个快速波动的线偏振光，偏振光的偏振方向在纳秒时间尺度上改变。非偏振激光器是光路中没有偏振元件时的理想选择。根据应用的时间长短，可能会有大的功率波动。

偏振光束

偏振氦氖激光束的偏振态是线偏振的，使这些激光器成为偏振敏感应用的理想选择。

光学谐振腔

(1) 激光孔，(2) 腔内光束，(3) 准直透镜，(4) 输出光束

氦氖增益曲线

氦氖能级

氦氖激光器中的激光过程开始于气体中氦原子电子放电的电子碰撞。放电把氦原子从基态激发到一个长寿命的亚稳态。激发态氦原子和基态氖原子碰撞产生激发态氖电子。

进入激发态的氖原子数累积直到实现粒子数反转。在能态之间的受激辐射和自发辐射实现了632.82 纳米的发射，以及其他发射波长（见右图）。电子从这些激发态迅速衰减到基态。氦氖激光器的功率输出是有限的，因为氖的上能级在更高电流时饱和，而较低的能级随电流线性变化。

可以用合适的反射镜和长度来设计激光器，从而得到其他波长的激光发射。如3.39微米和1.15微米波长的红外跃迁，和多种可见跃迁，包括绿光（543.365纳米），黄光（593.932 纳米），黄橙光（604.613 纳米）和橙光（611.802 纳米）跃迁（见下图）。与氦氖激光器的其他波长如1.15微米和3.39微米相比，红光632.8纳米波长输出具有低得多的增益。

氦氖能级

应用

• 计量学

• 洁净室监控设备

• 食品分类

• 流式细胞仪

• 共聚焦显微镜

• 成像和医疗设备

• 不透明度监测

• 校准

• 海事视觉引导系统

氦氖线宽

一个红光氦氖激光器在空气中的输出在632.816 纳米，虽然它经常被报道为632纳米或633纳米。氦氖激光器的波长的增益曲线实际上是由随腔体的热膨胀和其他外部因素造成的在一定范围内波动的几个纵模组成的。

氦氖激光器的线宽与应用有关。氦氖激光器的轴向模式结构是由模式数量、自由光谱范围（FSR）和多普勒宽度（见下图）来表征的。单个轴向模式的线宽通常很小（～kHz），主要是由外部因素和测量的时间尺度，而不是由基本激光参数所决定的。在大多数干涉应用中，*相关的参数是相干长度，它是由相距*远的轴向模式决定的。对于一个红光氦氖激光器，相干长度约为30厘米。