氦氖激光器課程設(shè)計(jì)

1、通信與信息工程學(xué)院氦氖激光器電源課程設(shè)計(jì)電子科學(xué)與技術(shù)1002班電子科學(xué)與技術(shù)1002班2013.12.232014.1.3評(píng)語(yǔ)：通信與信息工程學(xué)院一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉He-Ne激光器的工作原理；2、熟悉He-Ne激光器對(duì)電源的要求；3、熟悉He-Ne激光器電源的設(shè)計(jì)方法；二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備He-Ne激光器、萬(wàn)用表、線路板、電子元器件三、設(shè)計(jì)制作原理1、氣體放電的基本原理氣體激光器的激勵(lì)方式一般是采用氣體放電。在平常情況下氣態(tài)物質(zhì)是絕緣體，當(dāng)加上電壓時(shí)，氣體中產(chǎn)生的電流很微弱，但當(dāng)電壓升高至一定值時(shí)電流會(huì)突然增大，同時(shí)電極間電壓突然減小，氣體從絕緣體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體，？這叫做氣體的擊穿或“著火”。

2、按照氣體導(dǎo)電的伏安特性曲線來(lái)劃分，擊穿后氣體導(dǎo)電還可分為正常輝光放電和反常輝光放電區(qū)域。由于放電管擊穿后變成導(dǎo)體，此時(shí)放電管電壓比擊穿時(shí)低很多，所以整個(gè)放電電路的電壓就會(huì)有相當(dāng)大的一部分落到限流電阻上。擊穿氣體導(dǎo)電性質(zhì)的突變，是由于此時(shí)氣體中產(chǎn)生許多正離子和自由電子。在外電場(chǎng)的作用下，分別向陰陽(yáng)、極運(yùn)動(dòng)，造成放大電流很大。放電電流對(duì)于激光器的輸出功率有直接的影響，既有一個(gè)最佳放電電流，這一數(shù)值在激光器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中。擊穿后處于正常工作的氦氖激光器，其放電屬于正常激光放電。整個(gè)放電過(guò)程由伏安特性曲線描述。2、氦氖激光器對(duì)電源系統(tǒng)的要求氦氖激光器常采用直流高壓輝光放電激勵(lì)，此類放電的特征是

3、：（1）傳導(dǎo)電流的范圍為10e-610e-lA,官壓降為幾百伏到幾千伏，工作在小電流高電壓的正常輝光放電區(qū)域；（2）有較高的陰極位降和較強(qiáng)的陰極濺射；（3）激光管的伏安特性呈負(fù)阻性。為此在設(shè)計(jì)電源系統(tǒng)時(shí)，必須選擇合理的外特性，使激光管處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，具體要求如下：（1）激光器能進(jìn)入正常激光放電狀態(tài)，其空端載電壓必須達(dá)到擊穿電壓。對(duì)管長(zhǎng)250450毫米的氦氖管，擊穿電壓在4006000伏特。（2）擊穿后電源應(yīng)能保證供給激光管正常工作電壓和工作電流。在正常輝光放電區(qū)，其伏安特性呈負(fù)阻性，因此必須采取一定的限流措施。（3）氦氖激光器的輸出功率強(qiáng)烈的依賴于放電管的放電管的電流強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)與電流

4、平方成正比。（4）為使激光器有較大的使用范圍，其電流、電壓應(yīng)有一定的調(diào)節(jié)范圍調(diào)節(jié)范圍的下限為維持放電電流，對(duì)氦氖激光器，最小維持電流為35mA;上限為略大于最佳工作電流。三、氦氖激光器電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)氦氖激光器電源電路有多種形式，例如倍壓整流式、直流交流交換升壓式等。我們以250mm氦氖激光管氦氖激光器倍壓式電流為例，說(shuō)明此類電路的設(shè)計(jì)思路。（1）考慮到250mm氦氖激光管的擊穿電壓在50006000V之間，對(duì)220V交流電壓必須進(jìn)行2327倍升壓；（2）為保證擊穿后能正常工作，工作電壓在10001500V之間，工作電流在510mA之間，必須選取適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛Ｈ?、設(shè)計(jì)制作內(nèi)容步驟1、設(shè)計(jì)電路原

5、理圖：倍壓艷流電路圖（1）倍壓整流電路2、設(shè)計(jì)印刷電路板圖：圖（2）倍壓整流印刷電路板3、元器件的選?。憾O管1N4007型；x26x35=910電容器223（0.022pF）/630V;x16x35=560電解電容CDllZ（10pF）/400;x18x35=630電阻1MQ；x9x35=315限流電阻44KQ,10W碳膜電阻x4x35=1404、氦氖激光器電源系統(tǒng)的制作（電路板的焊接）：1)熟悉、檢查元器件是否完好,2)進(jìn)行二極管通斷試驗(yàn)；3)表面處理：元器件管腳及焊盤(pán)氧化層的處理,以防止虛焊；4)掛錫；5)焊接元器件；6)運(yùn)交指導(dǎo)老師檢查；7)驗(yàn)收調(diào)試：焊接電源接線,連接氦氖激光管工作電

6、路；8)經(jīng)檢查合格后,在指導(dǎo)老師監(jiān)護(hù)下接通電源,電流測(cè)試進(jìn)行最佳放電四、心得為期兩周的氦氖激光器課程設(shè)計(jì),我對(duì)氦氖激光器的工作原理有了更深得理解,對(duì)于氦氖激光器對(duì)電源的要求有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。在本次課程設(shè)計(jì)中,我們首先對(duì)激光器的工作原理進(jìn)行了回顧總結(jié),又對(duì)氦氖激光器的工作原理（包括粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的建立過(guò)程）進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí),并且了解了氦氖激光器電源的原理、設(shè)計(jì)方法。知道一般氦氖激光器的電源有三種實(shí)現(xiàn)形式。如倍壓式電源,直流交流交換升壓式等。其中本次課程設(shè)計(jì)我們采用了倍壓式的方案,并進(jìn)行了實(shí)物焊接。在焊接過(guò)程中我與同組同學(xué)分工合作。都進(jìn)行了元器件的放置、焊接的工作，共同完成了實(shí)物焊接。在激光器電源的驗(yàn)收中，在老師的指導(dǎo)下，我們的電源成功使得250mm的氦氖激光器產(chǎn)生3mW的激光振蕩輸出，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求，并在老師指導(dǎo)下學(xué)會(huì)測(cè)量氦氖激光器的開(kāi)啟電壓和工作電壓、電流的測(cè)量，將