[发明专利]一种氦氖激光器

说明书

本发明涉及气体激光器的构建技术，特别是涉及波长为632.8纳米的圆筒形放电区(增益区)的氦氖(He-Ne)激光器。

氦氖激光器是最早实现连续波运行的器件之一，光束发散角一般能达到衍射极限，相干长度是气体激光器中最长的，输出光为红光，具有良好的相干性，高光束质量等特点，在精密计量、准直、导航、全息照相、条形码扫描、激光生物、激光医学等方面有广泛用途。如在农业培育良种方面，我国在世界上具有较高水平。并在激光育种方面进行了大量工作，据文献“陈震古，农业激光生物效应与激光参量，光电子技术与信息，1995，Vol.8，No.6：1～6”，对国内自八十年代以来发表的近300篇研究报告分析，在农业激光生物效应中，最重要的参数是波长和剂量，利用的激光器不少于十五种，而氦氖激光使用率约为40％，通过激光诱导水稻细胞染色体畸变变异幅度的研究，诱变效果以氦氖激光最好，育成的三十八个农作物品种中，氦氖激光培育的占25.7％。实验表明，激光生物效应不仅对剂量有要求，而且对功率有大的需求，可见提高激光功率对满足光生物效应的大剂量或大剂量、大功率要求意义重大。在激光医疗方面，氦氖激光器是重要医疗器件之一。在医治大面积创伤、溃烂等方面需要大功率氦氖激光。在激光治癌方面，大功率氦氖激光更有重要地位。由于常规氦氖激光器输出功率小，故常采用多台激光器的组合系统，以满足对大功率的要求。

多年来，提高氦氖激光器输出功率和压缩器件体积是其发展的重要方向之一。1993年，国防科技大学环形激光研究室研制的射频激励超小型氦氖激光器，其腔长125毫米，波长632.8nm，激光输出0.64毫瓦，电源尺寸为60×60×20(毫米)³(光电子技术与信息，1993，No.6：4)，1996年研制的新型高功率TEM_OO模氦氖激光器，为封离式，其腔长630毫米，波长为632.8nm，基模输出也只24毫瓦(中国激光，1996，Vol.A23，No.4：380)，这些激光器放电管长均在1米以内，其输出功率具有代表性水平。由于氦氖激光器的转换效率低，较短的圆形或矩形管器件输出功率不会很高，至今未见到此类器件放电管在1米长以内其输出超过100毫瓦的报道。如何使氦氖激光器在较短器件情况大幅度提高其输出功率，是我们研究的课题。

本发明的目的正是针对上述氦氖激光器所存在的缺陷，提供一种由射频电源、匹配电路、提供放电增益区的圆筒形放电室及两个环形球面反射镜构成的多程环形腔(谐振腔)等构建的氦氖激光器，该氦氖激光器放电区体积比现有氦氖激光器放电区体积大得多，圆筒形结构又可保证增益区有足够高的增益系数，故可大幅度提高氦氖激光器的输出功率，且单色性好，模式可调整。

本发明的目的是采取以下措施实现的：放电激励采用射频电源，其频率设置为10MHHz—300MHz，功率为500W—1000W，射频电源与放电区(增益区)的匹配电路由可调电容和匹配电感组成容感电路，匹配电路经调整可使在气体放电前加在电极间的电压极高，从而易于气体击穿放电。气体放电后再经调整，可使负载阻抗与射频电源匹配，将射频功率有效地输入放电区。又由于圆筒放电区两电极的对称性，可避免类似弧光放电的现象出现。

采用横截面为环形的圆筒形放电区(增益区)结构，提供放电增益区的放电室由内外两层圆石英管(热膨胀系数极小)、构成谐振腔的两个低损耗且易于调整的环形球面反射镜以及这两个环形球面反射镜的两个调整架封装而成，放电室的内外圆管电极位于放电室外面并分别贴近内外层圆石英管。由于放电室的密封封装，保证了气密性、清洁度、真空度，并避免调整架对放电区放电的干扰，放电室使用前进行去气处理。

谐振腔采用低损耗且易调整的两环形球面反射镜构成为多程环形腔，这样可使腔内传播光束占用很大部分激活区。在谐振腔一端的环形球面反射镜面上的局部位置处镀有具一定透过率的半反射膜形成输出耦合，两环形球面反射镜面其余部分均为全反射面。

环形球面反射镜采用光学玻璃，背面应抛光并与正面保持平行或确切夹角，以便谐振腔的调整监测。

此外，还可以改变圆筒形放电区内外圆石英管直径大小以改变放电区经向宽度，由换用不同曲率半径的环形球面反射镜和调整谐振腔(多程环形腔)长度来改变腔参数，以构建不同功率、不同模式的激光器件。

附图为本发明氦氖激光器结构示意图。

下面结合附图对本发明的工作过程及实施例作进一步说明。