[其他]一種穩(wěn)定大功率單頻輸出的He-Ne激光器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85101014
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85101014B
• 公開（公告）日: 1986-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李尚義;肖建寧;程大光
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科學(xué)儀器廠
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/13
• 代理公司: 首都專利代理事務(wù)所
• 代理人: 朱成蓉

一般He-Ne激光器獲得穩(wěn)定大功率單頻輸出，早年有人用F-P標(biāo)準(zhǔn)具，史密斯腔，復(fù)合腔等辦法。近年又有人采用高氣壓加縱向均勻磁場（如蘇聯(lián)的Ａｌｌｙ　ＴＯＢ，我國的清華大學(xué)，見“”N061979年10月，“”2、110、1979、及“中國激光”1984年第8期P509頁）激光毛細(xì)管放在貯氣筒內(nèi)，貯氣筒外設(shè)置了整體線圈，使之形成整體縱向均勻磁場，這樣，毛細(xì)管在工作過程中被整體磁場所封閉，其缺點(diǎn)：（1）不能調(diào)整毛細(xì)管的直線性，因此，毛細(xì)管內(nèi)徑與兩端反射鏡之間不能達(dá)到要求的準(zhǔn)直度，功率輸出低，目前，這類激光器1米放電管長度的最大單頻輸出功率才11.5mW;1.8米激光器最大輸出功率才20mW。（2）因磁場線圈內(nèi)徑增大，激光器體積顯得龐大，線圈過長，繞制困難;（3）工作時(shí)用穩(wěn)流、穩(wěn)頻電源在一定條件下的試驗(yàn)室里才能正常工作。

本發(fā)明針對以上缺點(diǎn)作了改進(jìn)，在保持氣壓的前提下，把整體縱向均勻磁場改成分段磁場，由于磁場分段，形成縱向非均勻磁場，從而減短了磁場長度。

附圖1是縱向均勻磁場He-Ne激光器示意圖，圖中：1是真空系統(tǒng);2是整體縱向均勻磁場;3是激光管;4是低壓直流電源;5是激光電源。

附圖2是一種高氣壓加縱向非均勻磁場獲得穩(wěn)定大功率單頻輸出的He-Ne激光器示意圖。圖中：6是激光反射鏡;7是激光器陰極;8是激光器毛細(xì)管調(diào)整架;9是分段磁場線圈;10是激光器毛細(xì)管;11是一種非穩(wěn)頻穩(wěn)流電源;12是鎮(zhèn)流電阻;13是激光器陽極。

附圖3是用本發(fā)明制作的激光器，在相干長為10米時(shí)所拍的相干圖樣。

附圖4是用本發(fā)明制作的激光器，在掃描干涉儀上測得的單頻輸出圖形。

本發(fā)明的要點(diǎn)是：激光器放電毛細(xì)管外徑上，設(shè)有三段以上的磁場線圈，線圈間斷處的磁場逐漸減小，至間斷處中間位置，磁場為零，在每厘米長度上，線圈數(shù)為400圈以上;激光放電毛細(xì)管內(nèi)的壓力（以托為單位）與直徑（以mm為單位）之間的乘積，應(yīng)按下列范圍選擇，即p·d值應(yīng)在10～14之間，對一米激光器來說，要保持單頻輸出，壓力應(yīng)在4.5～6托之間;激光器放電毛細(xì)管在長度為1米±10厘米時(shí)，鎮(zhèn)流電阻應(yīng)在190～220千歐之間;在分段磁場線圈間斷處，磁場為零的位置上，設(shè)置放電毛細(xì)管調(diào)整架;分段磁場線圈內(nèi)徑與放電毛細(xì)管外徑之間隙，保持5～25mm之間，對一米激光器來說，以3～6段為最佳。

由于毛細(xì)管上設(shè)有分段線圈，間斷處的磁場逐漸減小至間斷處中間磁場為零，且毛細(xì)管外不裝貯氣筒，線圈內(nèi)徑與毛細(xì)管外徑之間有一定的間隙，因此，可利用各磁場之間的調(diào)整架來調(diào)整毛細(xì)管的直線性。從而，使毛細(xì)管內(nèi)徑與兩端反射鏡之間能達(dá)到很好的準(zhǔn)直度，從而增大了輸出功率，同時(shí)大大減短了線圈的長度，使線圈繞制容易，簡化了加工工藝。減小了激光器體積。工作時(shí)，不須用穩(wěn)流穩(wěn)頻電源，在一般試驗(yàn)室里都可進(jìn)行工作。

由于具備了以上要點(diǎn)，因而大大提高了穩(wěn)定大功率單頻輸出。以1米激光器為例：（1）穩(wěn)定大功率單頻輸出可達(dá)20mW左右，而同類型的激光器，采用均勻磁場時(shí)，穩(wěn)定大功率單頻輸出才達(dá)到11.5mW;就是1.8米激光器，其單頻輸出也才20mW，因?yàn)榧す馄鞯墓β瘦敵雠c長度的平方成正比，因此，這是一個(gè)顯著的提高和突破。（2）相干長可大于6米，直到14米以上，圖3為中國科學(xué)院物理所用此激光器在10米相干長時(shí)拍得的相干圖形;（3）與碘穩(wěn)定的He-Ne激光器進(jìn)行拍頻時(shí)，測得的頻率漂移為：

開機(jī)一小時(shí)后，漂移小于3.2MHzsec

開機(jī)二小時(shí)后，漂移小于2.5MHzsec

開機(jī)三小時(shí)后，漂移小于1.2MHzsec

開機(jī)七小時(shí)后，漂移小于780KHzsec

該測試報(bào)告由中國計(jì)量科學(xué)院時(shí)頻室所出。

（4）用本發(fā)明所制出的激光器，其單頻輸出波形見圖4。