氦氖激光器,通常被稱為HeNe激光器,是一種小型氣體激光器,具有多種工業(yè)和科學(xué)用途。這些激光器主要用在可見光譜中的紅光波段的632.8納米。Thorlabs的紅光氦氖氣體激光器產(chǎn)品線的穩(wěn)定輸出功率涵蓋了從0.5毫瓦到35毫瓦的范圍,并且輸出光為基本的高斯光束。根據(jù)所選取的型號,輸出光將為線偏振光或者隨機偏振光(非偏振的)。
氦氖激光器的增益介質(zhì)是在密封的低壓玻璃管中,比例為5:1到20:1不等的氦氣和氖氣混合氣體。這些激光器的激發(fā)源是通過玻璃管兩端的陽極和陰極的高壓放電。該激光器的光學(xué)諧振腔由一個高反鏡和一個輸出耦合鏡組成,其中在激光管一端的高反鏡是一片高反射率的平面鏡,激光管另一端的輸出耦合平面鏡的透過率約為1%。氦氖激光器往往比較小,腔體長度在大約15厘米到0.5米之間,光輸出功率在1毫瓦到100毫瓦之間。Thorlabs提供高達50毫瓦的輸出功率。
Thorlabs的穩(wěn)定氦氖激光器能實現(xiàn)頻率穩(wěn)定或者強度穩(wěn)定。在頻率穩(wěn)定模式下,它將保持激光頻率或波長恒定。在強度穩(wěn)定模式下,它將保持輸出功率恒定。穩(wěn)定氦氖激光器是許多光譜學(xué)、干涉儀和波長測量儀應(yīng)用所必需的。
頻率穩(wěn)定模式
頻率穩(wěn)定模式會平衡兩種模式的強度,使其都在增益曲線以下,以保持激光頻率的穩(wěn)定。管的長度是經(jīng)過專門選擇的,以保證輸出端只有兩個諧振腔膜式。這兩個模式的偏振態(tài)是正交的(如果其中一個為S偏振態(tài),另一個將會是P偏振態(tài))。使用偏振光分束器,把其中一個模式直接入射到光電探測器,而另一個模式透過第二個分束器,把5%的輸出光入射到第二個光電探測器上,如原理圖所示。這兩個光電探測器產(chǎn)生一個誤差信號,用來控制包裹在玻璃管外的加熱器。加熱器引起管的擴張和收縮,從而使頻率達到穩(wěn)定。頻率穩(wěn)定模式也提供了一定程度的強度穩(wěn)定。
強度穩(wěn)定模式
強度穩(wěn)定模式會穩(wěn)定輸出光束的強度。該模式的工作原理和頻率穩(wěn)定模式一樣;但只用一個光電探測器來產(chǎn)生反饋誤差信號,從而控制加熱器。強度穩(wěn)定模式也提供一定程度的頻率穩(wěn)定。
在Thorlabs的HRS015穩(wěn)定的氦氖上,只需將撥動開關(guān)打在所需模式的位置,就能快速地選取該模。
市面上的氦氖激光器功率穩(wěn)定性在1%以上,而Thorlabs這款氦氖激光器引入了反饋機制,將穩(wěn)定性控制在了0.1%~0.2%。
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