He-Ne laser 外腔式大功率氦氖激光器系列

附：外腔氦氖激光器选购指南

1、外腔氦氖激光器的型号命名

    外腔式氦氖激光器有两种命名方式，即根据外腔式氦氖激光器的放电管长度命名与外壳长度来命名两种。如一款外腔式氦氖激光器其放电管长度为1000mm，其外壳长度为1200mm左右,侧根据其放电管长度命名为1000型 ，根据其外壳长度命名为1200型。

2、外腔式氦氖激光器的结构与输出功率的稳定性

    外腔式氦氖激光器的输出镜、全反镜安装在谐振腔调节架上， 放电管安装在放电管调节架上(见图二),谐振腔调节架安装在激光器支架两端，放电管调节架固定在谐振腔调节架之间的激光器支架上 。而不同结构的氦氖激光器支架其谐振腔调节架及放电管调节架与激光器支架连接(安装)方式是不同的。

（图二）外腔式氦氖激光器原理图

　　当激光器工作时，谐振腔的输出镜及全反镜互相平行且与调直的放电管垂直，并保持不变时激光器输出功率zui大且稳定，当谐振腔的输出镜及全反镜互相平行且与调直的放电管垂直的状态发生变化，激光器输出功率会产生波动，输出功率会下降，严重时不出光。

    引起输出镜及全反镜互相平行且与调直的放电管垂直状态发生变化的，是激光器工作时放电管产生的热量，放电管产生的热量引起安装着谐振腔输出镜、全反镜的激光器支架热变形，使谐振腔输出镜、全反镜 互相平行与放电管垂直状态的发生变化。因此，激光器支架热变形的大小决定了激光器的稳定性高低。

    按激光器工作时放电管产生的热量对激光器支架不同的影响，激光器支架可分为散热型激光器支架、隔热型激光器支架、保温型激光器支架三种结构。

（图五）散热型激光器支架结构

    散热型的激光器支架结构(见图五)，是用两块厚铸铝板(约20mm左右)作激光器支架，谐振腔(输出镜与全反镜)调节架安装在两块厚铸铝板两端，放电管支架安装在两块厚铸铝板之间，上盖板与下底板有散热孔。由于两块厚铸铝板有一定厚度(重量)，当激光器工作时厚铸铝板(激光器支架)升温较慢，且两块厚铸铝板外侧也可散发一定热量，其热形变也较慢，短时间激光器输出功率无大起大落，但激光器输出功率始终有明显慢漂移。上世纪六十年代激光产业化初期美国有公司的氦氖激光器采用此结构。

（图六）隔热型激光器支架结构

    隔热型激光器支架结构(见图六)，用槽钢或钢管等作激光器支架，谐振腔(输出镜与全反镜)调节架安装在激光器支架两端的上部，放电管支架安装在激光器支架上部、输出镜与全反镜之间。激光器支架与放电管之间用二层板半隔离，机壳上盖与底板有散热孔。此结构放电管产生热量对激光器支架影响较小，但机壳外形体积较大。

（图七）保温型激光器支架结构

    保温型激光器支架结构(见图七)，是用截面L形型材或杆形等形状的合金钢作激光器支架，谐振腔(输出镜与全反镜)调节架安装在激光器支架两端，放电管 支架安装在激光器支架中间，激光器支架安装在外壳中，外壳上盖板与下底板有散热孔。由于采用了低膨胀材料，激光器支架热变形小，当放热与散热达到平衡后，外壳能使激光器支架保持一定温度不变，使激光器输出功率达到长时间稳定，此结构激光器体积小，重量轻，输出功率稳定性高，是现在欧美氦氖激光器生产厂家普遍采用的结构。

3、外腔式氦氖激光器谐振腔调节装置

    国产的外腔式氦氖激光器谐振腔调节装置有二种。

    一种是用现成的二维调节架(见图六)，买来后直接安装在激光器支架上，此种二维调节架调节螺丝螺距是0.5mm，调节时调节螺丝稍动一点输出功率起伏就很大，且不可锁定。其定片(调腔架)与动片(调腔板)是靠四只拉簧相连，当震动较大时(运输、搬动)动片会滑动，谐振腔易失调、不出光。

    另一种是为激光器谐振腔调节而制作，采用差动螺丝(图七)，有粗调、细调，粗调螺距是0.75mm，调节范围较大，主要是安装维修时不出光调光用，且可锁定不动。细调螺距是0.05mm，调节范围较小，调节时输出功率起伏较小，其定片与动片有三只螺丝相连，有较大震动动片也不会滑动。

    外腔式氦氖激光器谐振腔调节螺丝手柄有外置与内置二种

    对于谐振腔经常需要调节的外腔式氦氖激光器，如激光器输出功率有慢漂移的，震动易使谐振腔失调的，谐振腔调节螺丝置于激光器外部(见图五、图六)，便于调节。对于谐振腔不需要经常调节的外腔式氦氖激光器谐振腔调节螺丝置于激光器内部(见图七)，需要调节时可通过调节孔可用螺丝刀调节。谐振腔调节螺丝置于激光器内部，可避免在人多手杂的实验室，特别是对学生开放的实验及在搬动时不小心碰到调节螺丝使谐振腔失调。

    谐振腔采用差动螺丝粗调可锁定的外腔式氦氖激光器，其谐振腔后端(全反镜调节)在出厂时调好锁定后封闭。这对用户来说少了一个故障点。谐振腔采用二维调节架的，后端全反镜调节是不封闭的。

4、外腔式氦氖激光器布氏窗与谐振腔的密封

    外腔式氦氖激光器谐振腔的输出镜、全反镜与布氏窗之间的密封是很重的，如密封性不好，会造成在使用过程中输出功率不断下降。由于静电作用，放电管易吸灰，灰尘、潮气会污染布氏窗、输出镜、全反镜。布氏窗与输出镜、全反镜之间的密封有：

    用无弹性的圆筒状部件(如涤纶薄膜卷成的圆筒等)套在布氏窗与输出镜、全反镜之间，此方法密封较差。

    用乳胶指套套在布氏窗与输出镜、全反镜之间的，但乳胶指套几个月就老化了，乳胶指套要经常换(但这活不好干，且并不是换个乳胶指套就完事了)。

    用模具成型耐老化的硅胶套紧扣在布氏窗与输出镜、全反镜之间的。此方法密封性，无后顾之忧

5、氦氖激光电源

    外腔氦氖激光器电源从电路上可分为变压器电源和开关电源 两种。

　　变压器电路激光电源(延用二、三十年，国外早已淘汰)电路较简单(见右图二、三、四),做了精致点的带控制电路。由于激光电源对变压器缘要求高,且变压器电源冲放电工作于工频段，因此变压器电源成本高(主要是变压器、控制电路元件,且易发热损坏),效率低,份量重，体积大。

    开关电路激光电源电路较复杂(见 右图五),由于其体积小,份量轻,效率高(冲放电频率几十KC)，可靠性高 ，故障率低，输出电流恒定，现在被越来越多的激光器制造商采用。开关电源技术含量高，激光器整机制造商自己不能生产,通常向专门从事生产开关电路激光电源的公司订购(定制)，因此相对于激光器整机制造商自己制造倍压整流电路与变压器电源来讲，使用开关电路电源成本高