3-1He-Ne气体激光器放电条件的研究 实验的目的要求: 1.了解He-Ne激光器的结构,工作原理。通过研究放电条件对激光输出功率的影响,了 解受激辐射与自发辐射的不同。 2.学习真空的获得、测量和充气技术 教学内容 1.利用机械泵和扩散泵机组获得103托的系统真空度。 2.选取正确的配气方法,使得He-Ne激光器的总压强在45-55托之间,He和Ne的分压 比在8:1和6:1之间 3.改变总压强的大小,在不同的总压强下,改变激光器的工作电流研究激光输出功率变 化的规律。 4.总结分析得到的结果,看存在那些规律,并对此作出解释 实验过程中可能涉及的问题:(有的可用于检查予习的情况,有的可放在实验 室说明牌上作提示,有的可在实验过程中予以引导,有的可安排为报告中要回 答的问题,不同的学生可有不同的要求) 1.在He-Ne气体激光器中是如何实现Ne的6328A谱线相应的上、下能级3S2和2P4之 的粒子数反转的? 2.在HeNe气体激光器中毛细管的作用是什么?谐振腔的作用是什么? 3.实验中,充气之前,系统的真空度要求是多高?用机械泵能抽到的真空度一般是多 少?扩散泵的起动压强是多少?为了达到所要求的本底压强,应如何操作机械泵, 扩散泵联合机组? 4.实验中的激光管的腔长为23厘米,请问将腔长改为56厘米行吗? 5.如何避免机械泵的返油现象? 6.如何避免扩散泵油的氧化? 7.扩散泵刚工作时,系统的压强会上升,原因何在? 8.引导学生注意器壁上气体的脱附对系统真空度的影响 9.如何用隔断部分真空系统的方法来检查系统可能存在漏气的部位 10.教材中图3-1-7中的两个三通活塞都处于三通的位置,系统的真空度不见改善,原 因何在? 11.测量V1和V2的体积比时,选用电离真空计还是U型管测量压强为好? 12.如何采取正确的配气方法,以获得要求的总压强和He和Ne的分压比? 13.如何改变总压强的大小,使得在2-5托之间能得到5-6个不同的总压强值? 14.在配气过程中,在配第二种气体之前,先要将Ⅴ1中所充的第一种气体抽走,为什 么?抽走V1中所充的第一种气体时,用机械泵还是用扩散泵,为什么? 15.固定一定的总压强,测量激光输出功率随放电电流大小变化时,请同时目测毛细管 的亮度,并对所观测到的现象作出解释 16.测量激光输出功率随放电电流大小变化时,请改变串联电阻的大小,看对结果有何 影响?为什么?对于不同的总压强,串联电阻的大小应如何选取? 17.本实验中得到的6328埃的激光谱线中会不会有1.15微米的激光? 难点: 随总压强的减小,输出激光功率峰值的位置向大电流的方向移动,原因何在 2.实验中,当He、Ne气体压强和放电电流保持不变时,激光器光输出功率存在小的起 伏,原因何在? 可进一步探索的问题: 1.改变He与Ne的分压比,观察它对激光输出功率的影响。 2.设计一种改进的方案,使HeNe激光器输出的光强稳定不变
3-1 He-Ne 气体激光器放电条件的研究 实验的目的要求: 1.了解 He-Ne 激光器的结构,工作原理。通过研究放电条件对激光输出功率的影响,了 解受激辐射与自发辐射的不同。 2.学习真空的获得、测量和充气技术。 教学内容: 1. 利用机械泵和扩散泵机组获得 10-5托的系统真空度。 2. 选取正确的配气方法,使得 He-Ne 激光器的总压强在 4.5-5.5 托之间,He 和 Ne 的分压 比在 8:1 和 6:1 之间。 3. 改变总压强的大小,在不同的总压强下,改变激光器的工作电流研究激光输出功率变 化的规律。 4. 总结分析得到的结果,看存在那些规律,并对此作出解释。 实验过程中可能涉及的问题:(有的可用于检查予习的情况,有的可放在实验 室说明牌上作提示,有的可在实验过程中予以引导,有的可安排为报告中要回 答的问题,不同的学生可有不同的要求) 1. 在 He-Ne 气体激光器中是如何实现 Ne 的 6328Å 谱线相应的上、下能级 3S2和 2P4之 间的粒子数反转的? 2. 在 He-Ne 气体激光器中毛细管的作用是什么?谐振腔的作用是什么? 3. 实验中,充气之前,系统的真空度要求是多高?用机械泵能抽到的真空度一般是多 少?扩散泵的起动压强是多少?为了达到所要求的本底压强,应如何操作机械泵, 扩散泵联合机组? 4. 实验中的激光管的腔长为 23 厘米,请问将腔长改为 5-6 厘米行吗? 5. 如何避免机械泵的返油现象? 6. 如何避免扩散泵油的氧化? 7. 扩散泵刚工作时,系统的压强会上升,原因何在? 8. 引导学生注意器壁上气体的脱附对系统真空度的影响。 9. 如何用隔断部分真空系统的方法来检查系统可能存在漏气的部位。 10. 教材中图 3-1-7 中的两个三通活塞都处于三通的位置,系统的真空度不见改善,原 因何在? 11. 测量 V1和 V2的体积比时,选用电离真空计还是 U 型管测量压强为好? 12. 如何采取正确的配气方法,以获得要求的总压强和 He 和 Ne 的分压比? 13. 如何改变总压强的大小,使得在 2-5 托之间能得到 5-6 个不同的总压强值? 14. 在配气过程中,在配第二种气体之前,先要将 V1 中所充的第一种气体抽走,为什 么?抽走 V1中所充的第一种气体时,用机械泵还是用扩散泵,为什么? 15. 固定一定的总压强,测量激光输出功率随放电电流大小变化时,请同时目测毛细管 的亮度,并对所观测到的现象作出解释。 16. 测量激光输出功率随放电电流大小变化时,请改变串联电阻的大小,看对结果有何 影响?为什么?对于不同的总压强,串联电阻的大小应如何选取? 17. 本实验中得到的 6328 埃的激光谱线中会不会有 1.15 微米的激光? 难点: 1. 随总压强的减小,输出激光功率峰值的位置向大电流的方向移动,原因何在? 2. 实验中,当 He、Ne 气体压强和放电电流保持不变时,激光器光输出功率存在小的起 伏,原因何在? 可进一步探索的问题: 1. 改变 He 与 Ne 的分压比,观察它对激光输出功率的影响。 2. 设计一种改进的方案,使 He-Ne 激光器输出的光强稳定不变