實(shí)驗(yàn)講義-氦氖激光器的配氣及特性研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庹婵占夹g(shù)在氦氖激光作過程中的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)儀器氦氖激光管充排氣真空系統(tǒng)、功率計(jì)、陰極電離真空計(jì)等。三、實(shí)驗(yàn)原理1，He－Ne激光器介He－Ne激光器是最先制成的氣體激光器，它在可見和紅外區(qū)可產(chǎn)生六種波長的(1435m(3)61.nm(He－Ne氣體激光器主要由HeNe氣體放電毛細(xì)管和光學(xué)諧振腔兩部分組成，如圖1所示。根據(jù)不同的使用要求，激光器的結(jié)構(gòu)可分為下列幾種形式：1，1，凹面反射鏡2，陽極3，放電毛細(xì)管4，管殼5，陰極6，平面反射鏡7特窗片由圖1可見，在外腔式和半內(nèi)腔式激光管中，放電管兩端或一端用光學(xué)平行平晶窗片來封接，如圖2圖2特式中n為窗片材料的折射率，滿足這一要求的θ角稱為特角，窗片必須按此角封接上去，這是因?yàn)?，按照光的電磁理論，?dāng)光沿著毛細(xì)管軸方向通過99.5％100％但工藝上做不到)，另一個稱為輸出鏡He－Ne激光器生產(chǎn)工藝是保證制造出來的激光器合乎激光器的設(shè)計(jì)要求(如2.He－Ne激光器配氣原氦氖激光具有豐富的振蕩譜線，是由于氖原子具有眾多的精細(xì)結(jié)構(gòu)能級。圖3.He-Ne激光管充排氣真空系管內(nèi)真空度達(dá)103Pa或以下。的體積，V2是活塞1011之間的體積）。在體積V1中先充入任一（例如Ne氣設(shè)此時在U型計(jì)上得出的壓強(qiáng)為PA打開活塞10（V1+V2設(shè)此時在U型計(jì)上讀出的壓強(qiáng)為PBN

PA1HeNen，HeNe后的總壓強(qiáng)喂P，則應(yīng)由下面的關(guān)PHenPHePNe解方程組

nPn

n1c.先在體積（V1+V2）HeNeP'設(shè)此時的壓強(qiáng)為PNe'。打開活塞10，使V2中的He氣和V1中的NeP，其分壓強(qiáng)應(yīng)為PHe和PNe。根據(jù)波義耳—馬略特定律，當(dāng)氣體純度不PHe'V2PHe(V1V2PNe'V1PNe(V1V2解以上方P

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NN(nN N(n統(tǒng)中用的是硅油U型壓強(qiáng)計(jì)所以必須乘上水銀對硅油的的比值K，PHe'，PNe才為毫米硅油柱高P

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NN(nN N(n本實(shí)驗(yàn)3. 氣體激光器真空系統(tǒng)簡介圖4He－Ne氣體激光器真空系統(tǒng)示意圖He－Ne4：4，5，6，7是雙通閥，4，5用于充氦氣，絕對不要同時開，6，7用于充氖氣，也不能同時8是雙通閥，用來或?qū)║形管油壓計(jì)兩端，測量所充氣體的壓強(qiáng)時，閥門8應(yīng)關(guān)閉。為擴(kuò)散泵提供預(yù)備真空度時，可用機(jī)械泵；三通閥2；雙通閥11來閥門10是雙通閥，用來或?qū)す夤埽òɡ溱宸肿雍Y）與高真空系統(tǒng)，閥門9是單通閥，用來逐步降低激光管中的壓強(qiáng)，使用前，應(yīng)先將其通向擴(kuò)散泵抽空，然后通向高真空系統(tǒng)（閥門3關(guān)，閥門10開，閥門11關(guān)，閥門開，使激光管中部分氣體進(jìn)入閥門9的降壓小瓶中，再將閥門9通向擴(kuò)散泵抽四、實(shí)驗(yàn)步驟l．關(guān)閉l閥，開機(jī)械泵，轉(zhuǎn)動2閥通擴(kuò)散泵，后開擴(kuò)散泵加熱電爐及冷卻水龍頭，20分鐘后開3閥．開真空計(jì)，測量系統(tǒng)真空度<10-5Torr時，開10計(jì)算PHePNe，注意它們的單位換算關(guān)系，由于實(shí)驗(yàn)時間限制，只做氣壓n=7；P=4Torr；3.5Torr；3Torr；2.5Torr；2Torr。充氦氣前，5應(yīng)關(guān)閉，開4將4，5之間的空氣抽調(diào)，然后關(guān)4，待系統(tǒng)真空度<10-5Torr時，關(guān)真空計(jì)，按以下步驟充氣。充氦，關(guān)3閥55；開44；5544，反復(fù)進(jìn)行，同時觀測油柱高度，在V1+V2PHe。關(guān)10開3，將V1中的氦氣慢慢抽調(diào)，反復(fù)充氖氣前，7應(yīng)關(guān)閉，開66，7之間的空氣抽調(diào)，開真空計(jì)，待系統(tǒng)真空度<10-5Torr時，關(guān)真空計(jì)，關(guān)6。開測油柱高度，在V1體積內(nèi)充入氖氣的壓強(qiáng)為計(jì)算值PNe。9減少P(0.51.5P、A）先關(guān)活塞13和活塞10，然后關(guān)閉活塞3，導(dǎo)通活塞8。P值和n五、預(yù)