1.3μm氦氖激光器制造技术

１．３μｍ氦氖激光器是一种近红外气体激光器，由光学谐振腔和激光管组成，放电管中充气压强Ｐ和毛细管内直径ｄ乘积Ｐｄ＝（１５－７０）乇.ｍｍ；Ｈｅ－Ｎｅ气体配比Ｐ↓［Ｈｅ］：Ｐ↓［Ｎｅ］＝１０：１－４０：１，谐振腔的两反射镜带宽为１．１５μｍ－１．５２μｍ，其中波长为１．３μｍ处的透射损耗最小，其他谱线透射损耗较大。这种激光器具有功率和频率稳定性好、光谱线宽窄、圆形高斯光束散射角小、结构简单和性能价格比高等优点。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种新的输出波长为1.3μm(精确波长为1.2912μm)的氦氖(He-He)激光器，属于近红外气体激光器
早在1961年柯思特(Koster)等人从理论上计算了氖(Ne)原子能级2s到2p有40种可能跃迁的几率，其中2s5→2p4跃迁谱线的波长为-1.29156μm，但相对跃迁几率近似为零(Koster.G.F.J Appl.phys.32.2054.1961);1964年兹特(Zitter)等人用10米长的谐振腔进行光谱研究，得到了Ne原子2s→2p多谱线振荡，其中2s5→2p4谱线1.2912μm极其微弱的振荡(Zitter.R.N.J.Appl.phys.35.3070.1964);1974年科林斯(Colins.Willertt)编著的“气体激光导论粒子数反转机制”(Introduction to gas lasers Population inversion mechanisms)一书(Psge109，Table4.3)中列出了2s5→2p4的跃迁波长测量值为1.2912μm，但结论是1.2912μm这一谱线相对跃迁几率近似为零，即使实现激光振荡，其强度也极弱。因此，近30年来国内外没有人对这一谱线进一步进行研究，更没有研制出实用化的1.3μm He-Ne激光器。本专利技术的目的在于弥补现有技术的不足，研制一种实用化的近红外气体激光器，其中心波长为1.2912μm，简称为1.3μmHe-Ne激光器。本专利技术由光学谐振腔和放电管组成，其要点是适当增大工作气体总压强及其He-Ne的配比，并采用特殊的谐振腔反射镜，放电管中充气压强P和毛细管直径d的乘积Pd＝15～70乇·mm;He-Ne气体配比PHe∶PNe＝10∶1～40∶1;光学谐振腔的两反射镜带宽为1.15μm～1.52μm，其中波长为1.3μm处的透射损耗最小，其他可能振荡的谱线透射损耗较大。在带宽之内，输出镜的最佳透过率T2为1.3μm处T2＝(1.5～4)%(谐振腔长透过率大)，1.15μm处的T2≥50%，1.26μm处的T2＝(3～8)%，1.52μm处的T2≥20%;全反镜的透过率T1为1.3μm处T1＝(0～0.1)%，1.15μm处的T1＞20%，1.26μm处的T1≥1%，1.52μm处的T1≥5%。为了得到纯净而最大的1.2912μm谱线激光输出，其最佳方案为Pd＝40～50乇·mm，PHe∶PNe＝20∶1～28∶1。由于1.3μm处于通信光纤零色散、低损耗的窗口，因此1.3μm的激光不仅在光纤通信和光电子
中得到广泛的应用，而且可以作为测试计量标准用的窄线宽高稳定单频相干光源。本专利技术与同波长的半导体激光器和固体激光器相比，具有以下优点一是在室温条件下可以保证激光器的功率稳定性和频率稳定性;二是光谱线宽窄;三是很容易得到基横模单纵模输出;四是圆形高斯光束发散角小;五是结构简单，性能可靠和性能价格比高等。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。本专利技术可采用以下实施例的方案实现一种1.3μm的He-Ne气体激光器可采用图1所示的结构，放电管(5)的内直径d可取(1.2～2)mm，(例如取2mm)，管内Pd可取(20～55)乇·mm，(例如取50乇·mm)，谐振腔长度可取250～500mm(例如500mm)，工作电流较小，可取(1～5)mA，最佳为(1.5～3.5)mA(例如3mA)，采用的全反镜(2)曲率半径R＝500～1000mm(例如1000mm)，(1)为光耦合调节器，(4)为阳极，(6)为石英管壳，(7)为阴极，(8)为输出镜，ZrAl为锆铝材料制的吸气剂。可得小信号增益系数G°( O)＝(1.5～3)×10-3cm-1，激光谱线的上下能级粒子数差△N＝(2～5)×10-9cm-3，饱合参量Is＝(10～15)瓦cm-2，均匀增宽△ H＝1000～1300MHz，多卜勒增宽△ D＝743.8MHz，激光器输出基横模(TEM00)单纵模功率可达到(1～5)mw，光谱线宽可小于50KHz。在最佳参数范围内，形成均匀增宽线型，由于整个增益曲线的饱和效应，可以获得不同腔长下的单纵模输出。为了增大激光器的输出功率，可以选取腔长较长(例如取1米)的外腔结构，并可以在放电毛细管外施加(50～100)高斯的轴向直流磁场。由于塞曼(Zeeman)效应，1.2912μm谱线产生分裂，在左旋和右旋两均匀增宽曲线的交点处及其附近产生振荡的光，通过布氏窗(3)可获得10mw的自稳频单频线偏振输出。如果选取腔长为250mm～500mm的激光器，可在谐振腔一端加压电陶瓷(PZT)，从而做成带伺服控制系统的1.3μm稳频激光器。当激光器的Pd＜25乇·mm时，激光器可输出多纵模激光。为了在不增加激光器腔长的条件下增大输出功率，可将激光器工作气体由自然He-Ne改为同位素He3-Ne20，在Pd值和配比数值相同的情况下，使激光器输出功率提高(30～50)%。权利要求1.一种输出波长为1.3μm的He--Ne气体激光器，由光学谐振腔和激光管组成，其特征在于放电管中充气压强P和毛细管内直径d乘积Pd=(15～70)乇·mm；He--Ne气体配比PHe∶PNe=10∶1～40∶1；光学谐振腔的两反射镜带宽为1.15μm～1.52μm，其中波长为1.3μm处的透射损耗最小。2.根据权利要求1所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于输出镜的最佳透过率T2为1.3μm处T2＝(1.5～4)%，1.15μm处T2≥50%，1.26μm处T2＝(3～8)%，1.52μm处T2≥20%;全反镜的透过率T1为1.3μm处T1＝(0～0.1)%，1.15μm处的T1＞20%，1.26μm处T1≥1%，1.52μm处的T1≥5%。3.根据权利要求1所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于最佳方案为Pd＝40～55乇·mm，PHe∶PNe＝20∶1～28∶1。4.根据权利要求1.2或3所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于放电管的工作气体为同位素He3-Ne20。5.根据权利要求1.2或3所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于放电管的直径d为(1.2～2)mm，谐振腔长度为250～500mm，全反镜曲率半径R＝500～1000mm。6.根据权利要求1.2或3所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于激光器工作电流为I＝(1～5)mA，其最佳为(1.5～3.5)mA。7.根据权利要求1.2或3所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于谐振腔为腔长是1米的外腔结构，在放电管毛细管外施加(50～100)高斯的轴向直流磁场。8.根据权利要求1.2或3所述的1.3μm的He-Ne气体激光器，其特征在于得到多纵模输出的Pd值为(15～25)乇·mm。全文摘要1.3μm氦氖激光器是一种近红外气体激光器，由光学谐振腔和激光管组成，放电管中充气压强P和毛细管内直径d乘积Pd＝(15～70)乇·mm；He—Ne气体配比P文档编号H01S3/223GK1085015SQ9311171公开日1994年4月6日 申请日期1993年8月23日 优先权日1993年8月23日专利技术者胡正荣 申请人:东南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出波长为１．３μｍ的Ｈｅ－－Ｎｅ气体激光器，由光学谐振腔和激光管组成，其特征在于放电管中充气压强Ｐ和毛细管内直径ｄ乘积Ｐｄ＝（１５～７０）乇.ｍｍ；Ｈｅ－－Ｎｅ气体配比Ｐ↓［Ｈｅ］∶Ｐ↓［Ｎｅ］＝１０∶１～４０∶１；光学谐振腔的两反射镜带宽为１．１５μｍ～１．５２μｍ，其中波长为１．３μｍ处的透射损耗最小。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正荣，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]