氦氖激光器能应用于哪些方面？

在医学上一般用来做手术，即激光刀，我们通常把发光的物体叫做光源，如太阳、电灯、燃烧的蜡烛等。光具有能量，它可以 使物体变热，使照相底片感光，这就是能的转换现象。光能含在光束中，光束射入人的眼睛， 才引起人的视觉，所以我们能够看到光源发射的光。那么我们为什么还能看到不发光的 物体 呢？是因为光源发射的光照射到它们，不发光的物体受光后，向四面八方漫反射的光射 入了 我们的眼睛，所以我们也能看到不发光的物体。 产生激光的光源，和普通的光源明显不同。如普通白炽灯光源是通过电流加热钨丝的 原 子到激发态，处于激发态的原子不断地自发辐射而发光。这种普通的光源具有很大的散射 性 和漫射性，不能控制形成集中的光束，也就不能应用于激光打印机。激光打印机所需要的 激 光光束必须具有以下特性： ①高方向性。发出的光束在一定的距离内没有散射和漫射。 ②高单色性。纯白光由七色光组成。 ③高亮度，有利于光束的集中并带有很高的物理能量。 ④高相干性，容易叠加和分离。 激光器是激光扫描系统的光源，具有方向性好、单色性 强、相干性高及能量集中、便于 调制和偏转的特点。 早期生产的激光打印机多采用氦-氖（ He-Ne）气体激光器，其波长为632．8μm，其特点是 输出功率较高、体积大、是寿命长（一 般大于1万小时） 性能可靠，噪音低，输出功率大。但是因为体积太大，现在基本已淘汰。现 代激光打印机都 采用半导体激光器，常见的是镓砷-镓铝砷（CaAs-CaAlAs）系列，所发射出 的激光束波长一 般为近红外光（λ＝780μm），可与感光硒鼓的波长灵敏度特性相匹配。半 导体激光器体积 小、成本低，可直接进行内部调制，是轻便型台式激光打印机的光源。 激光打印机 激光扫描是用来产生非常小的高精度光点，用于高质量的文字及图像的印刷，常用的激 光扫 描系统工作原理是：在工作物质两端设置两块相互平行的反射镜（栅极），这两块反射 镜之 间构成了一个谐振腔。谐振腔的一块反射镜为全反射镜，另一块为半反射镜，当工作物 质受 激，原子自发辐射的光子在谐振腔内不断地来回反射，辐射出的光子不断增加。当谐振 腔内 叠加的光子增加到一定量时，就会穿透半反射的反射镜面发出一束非常强的光，这就是 激光 。这样发出的光束非常集中，几乎没有散射，只要我们利用控制技术将光波波长控制在 700～ 900μm（纳米），这样所产生的激光就可以满足激光打印机感光鼓的曝光需要。 现代所用的半导体激光器，通常采用激光二极管，它的原理与普通的二极管极为相似， 如都有一对PN结，当电压和电流加到激光二极管上时，P型半导体材料中的空穴和N型材料中 的自由电子产生相对运动， PN结处载流子的密度增加非常大，自由电子和空穴重新复合， 因而产生受激辐射，释放出具有激光特性的光子，由激光器谐振腔内的反射镜反射，透过激 光孔和孔内聚焦镜，射出激光束。 从激光的产生可以看出，一条激光束只包括一种主要波长的光线，它是单色的。每一 条 光线都沿一个方向传播，以相互叠加的方式结合，我们称之为"相干性"。这个特性使激 光以 一条极细的光束射到一个靶上，而几乎没有散射。而每条激光束就像q膛里射出的子d ，每 颗子d只能在靶上打一个孔。如果要打出一个"一"字，就要射出很多的子d，沿"一 "字方向 打出很多的孔，形成一个"一"字点的横向排列，这就是我们所说的"点阵排列" ，是后面要讲 "点阵图像"的技术基础。 激光打印机的图文信息，亦是由点阵组成。印刷质量要求越高，组成一个字符的点阵亦 越多。激光扫描的点阵形成有四种方法。单线扫描：将一行字符的每一行的点阵信息，送至 扫描器中进行扫描，称为单线扫描。多线顺序偏转扫描：高频信号发生器依次产生 9个不同的 频率，依据布雷格衍射原理，它们在偏转调制器中会产生9条偏转角不同的扫描线 ，接着转镜 旋转一个微小角度，扫描出从左至右的点阵信息。由于这种方法只需转镜转过一个微小的角度 ，它相当于单线扫描方法的1／132，即可形成1个字，故又称小光栅扫描。 多线同时偏转扫描 ：是指在高频驱动电路中同时产生9个不同的频率，经合成后送至偏转 调制器中。多线同时偏 转多次扫描：这种方法与多线同时偏转扫描属同一类，只是从1个字 符的形成上有所区别。即 在扫描高点阵字符时，一个完整的字符是分成多次扫描完成的。 图形信息的点阵形成与字符 的点阵形成基本相似。

氦氖激光器工作原理是氖原子，不同能级的受激辐射跃迁将产生不同波长的激光，主要有632.8nm、1.15um和3.39um三个波长。氦原子有两个亚稳态能级21S0、23S1，它们的寿命分别为5×10-6s和10-4s，在气体放电管中，在电场中加速获得一定动能的电子与氦原子碰撞，并将氦原子激发到21S0、23S1，此两能级寿命长容易积累粒子。

原子能量的增加（或减少），不是爬坡式的渐变，而是阶梯式的跃变。即由一个能态跳到另一能态，稍事停留，再进一步跃迁。这些“阶梯”，在一定条件下，能量值是固定的，称为能级。原子在特定的两能级间跃迁，辐射的光子频率是固定的。

如氖原子从2S能级跃迁到2P能级时，会辐射波长1.15微米的光波（2S、2P为能级符号，不代表能量值）。

纯氖气的这种自发辐射效率极低。因为每个原子所受的碰撞不同，会跃迁到许多不同的能级，2S能级只是其中之一，只有少数原子处于这一状态。其它能级的原子向基态跃迁时，幅射的大都是红外光波。

扩展资料

氦氖（He-Ne）激光器的结构一般由放电管和光学谐振腔所组成。激光管的中心是一根毛细玻璃管，称作放电管（直径为1mm左右）；外套为储气部分（直径约45mm）；A是钨棒，作为阳极；K是钼或铝制成的圆筒，作为阴极。

壳的两端贴有两块与放电管垂直并相互平行的反射镜，构成平凹谐振腔。两个镜版都镀以多层介质膜，一个是全反射镜，通常镀17层膜。交替地真空蒸氟化镁（MgF2与硫化锌（ZnS）。另一镜作为输出镜，通常镀7层或9层膜（由最佳透过率决定）。

氦氖激光器已经被人们应用得非常普遍。但氦氖激光器又存在一定的缺点，激光器的效率较低，功率也不够大。

所以在激光外科手术、钻孔、切割、焊接等这些行业中，人们现在大多换成采用 CO2激光器、脉冲激光器或者是半导体激光器等大功率激光器。

因为氦氖激光器具有工作性质稳定、使用寿命比较长的特点，因而现在对于氦氖激光器在流速和流量测量方面得到了更加普遍的开发和利用，同时在精密计量方面的应用也非常广泛。

参考资料来源：百度百科-氦氖激光器

01

天然存在的稀有气体有六种，即氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)和具放射性的氡(Rn)。而Og是以人工合成的稀有气体，原子核非常不稳定，半衰期很短(5毫秒)。根据元素周期律，估计Og比氡更活泼。不过，理论计算显示，它可能会非常活泼，并不一定能称为惰性气体。然而，碳族元素鈇(Fl,原临时命名为Uuq)表现出与稀有气体相似的性质 。

02

利用稀有气体可以制成多种混合气体激光器。氦-氖激光器就是其中之一。氦氖混合气体被密封在一个特制的石英管中，在外界高频振荡器的激励下，混合气体的原子间发生非d性碰撞，被激发的原子之间发生能量传递，进而产生电子跃迁，并发出与跃迁相对应的受激辐射波，近红外光。氦-氖激光器可应用于测量和通讯。

03

稀有气体在许多场合中用于提供惰性气氛。氩在化学合成时常用于保护对氮气敏感的化合物。固态氩也用于研究反应中间体等非常不稳定的化合物，方法是在超低温下将其隔离在固态氩构成的基质中。氦是气相色谱法中的载色剂、温度计的填充气，并用于盖革计数器和气泡室等辐射测量设备中。氦和氩都用作焊接电弧的保护气和贱金属的焊接及切割的惰性保护气。它们在其他冶金过程和半导体工业中硅的生产中同样有着广泛应用。

04

一些稀有气体有直接的医学用途，如:氦有时用于改善哮喘患者的呼吸氙则因为在脂质中的高溶解度成为一种麻醉剂，比常用的一氧化二氮(俗称笑气)更为有效，且容易从体内排出而麻醉后苏醒也较快。氙在超极化核磁共振成像中用于拍摄肺的医学影像。具有强辐射性的氡只能微量制取，可用于放射线疗法。

---