專利名稱:一種穩(wěn)定大功率單頻輸出的He-Ne激光器的制作方法
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АПУТОВ，我國的清華大學(xué)。見“ЖПС”N061979年10月，“АВТОЦЕРЦЯ”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是一種高氣壓步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否激光器毛細(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)是激光毛細(xì)管外徑不設(shè)貯氣筒，而設(shè)三段以上的分段線圈，分段線圈間斷處的磁場逐漸減小，至間斷中間，磁場為零。因而形成縱向非均勻磁場，間斷處裝有毛細(xì)管調(diào)整架，毛細(xì)管陽極處裝有比一般激光器大得多的鎮(zhèn)流電阻;激光器毛細(xì)管內(nèi)壓力(以為單位)與毛細(xì)管直徑(以mm為單位)之間的乘積可在10-14之間。分段磁場線圈內(nèi)徑與毛細(xì)管之間的間隙可保持在5～25厘米之間;分段線圈每厘米可為400圈以上;放電管在長為1米+10厘米時(shí)，鎮(zhèn)流電阻可在190～220千歐之間。
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)，不須用須流穩(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3.2MHz/SeC.
開機(jī)二小時(shí)后，漂移小于2.5MHz/SeC.
開機(jī)三小時(shí)后，漂移小于1.2MHz/SeC.
開機(jī)七小時(shí)后，漂移小于780KHz/SeC.
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。
權(quán)利要求
一種穩(wěn)定大功率單頻輸出的He-Ne激光器1、一種穩(wěn)定大功率單頻輸出的He-Ne激光器，其特征在于①激光器毛細(xì)管外徑上不裝貯氣筒，設(shè)有分段磁場線圈。②分段磁場線圈應(yīng)分為三段以上，分段線圈間斷處的磁場逐漸減小，至間斷處中間，磁場為零，因而形成縱向非均勻磁場。③分段線圈間斷處，設(shè)有毛細(xì)管調(diào)整架。④在毛細(xì)管陽極處裝有比一般激光器大得多的鎮(zhèn)流電阻。
2.按照權(quán)項(xiàng)1所述的He-Ne激光器，其特征在于這種激光器毛細(xì)管內(nèi)的壓力(以乇為單位)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1米激光器來說，要保證單頻輸出，壓力應(yīng)在4.5～6乇之間。
3.按照權(quán)項(xiàng)1所述的He-Ne激光器，其特征在于所說的激光器的分段線圈內(nèi)徑與毛細(xì)管外徑之間的間隙保持在5～25厘米之間。
4.按照權(quán)項(xiàng)1所述的He-Ne激光器，其特征在于所說激光器的分段線圈每厘米為400圈以上。
5.按照權(quán)項(xiàng)1，2所述的He-Ne激光器，其特征在于所說的激光器放電管在長為1米±10厘米時(shí)，鎮(zhèn)流電阻應(yīng)在190千歐～220千歐之間。
專利摘要
本發(fā)明是一種用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，它屬激光技術(shù)中的激光器件類。本發(fā)明要解決的問題是用非均勻磁場，縮小磁場線圈的長度和體積，大大簡化磁場加工工藝。在磁場與磁場之間設(shè)置激光毛細(xì)管調(diào)整架。用以隨時(shí)保證激光毛細(xì)管在工作中的直線性和準(zhǔn)直度，從而大大提高了激光器的輸出功率。用本發(fā)明所述的激光器其相干長度大于6米直到14米以上，可用于高分辨率激光光譜、光線散射試驗(yàn)、三維全息、精密計(jì)量、高速攝影等領(lǐng)域。
文檔編號H01S3/10GK85101014SQ85101014
公開日1986年7月2日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者李尚義, 肖建寧, 程大光 申請人:北京科學(xué)儀器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan