KEWLAB HNR系列氦氖激光器采用激光管和激光電源分離的結構，型號種類齊全，輸出功率從1.2mW～5mW。
KEWLAB氦氖激光器是一種常見的氣體激光器，以氦氣和氖氣作為工作物質。該系列激光器具有多種型號，輸出功率范圍通常從1mW至5mW不等，如HNR012R為1.2mW、HNR050R為5mW。它能輸出波長為632.8nm的紅色可見激光，具有良好的單色性、方向性和相干性，廣泛應用于多個領域。其結構一般包括激光管、電源及諧振腔等部分，激光管內充有一定比例的氦氖混合氣體，電源為激光器提供能量，諧振腔用于選模和增強激光輸出。

1. 激光管參數

激光電源實物圖

激光管實物圖

KEWLAB HNR系列氦氖激光器操作流程

(1) 拆開(kai)產(chan)品(pin)包裝，檢(jian)查(cha)產(chan)品(pin)是否(fou)完(wan)整(zheng)，如果貨物(wu)(wu)不(bu)完(wan)整(zheng)，或有(you)不(bu)正(zheng)確的貨物(wu)(wu)寄給(gei)你， 請立即聯系我司。

(2) 把激光管安裝在激光管座(zuo)或(huo)其它固定夾具(ju)上，調(diao)整到合適的位置進(jin)行(xing)固定，避免可 自由移(yi)動。夾緊激光管時(shi)切勿(wu)用力過猛，否則會(hui)使鋁制外殼(ke)變形。

(3) 把激光管的(de)(de)兩根高壓(ya)電(dian)源線(xian)插到激光電(dian)源前面板上對應的(de)(de)插孔，注意正(zheng)負(fu)位(wei)置(zhi)，確 認插頭插到底部。

(4) 將(jiang)激(ji)(ji)(ji)光電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)盒的(de)(de)交流電(dian)(dian)接頭(tou)插入電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)插座(zuo)，打開(kai)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)線(xian)上(shang)的(de)(de)線(xian)控(kong)開(kai)關，再打開(kai)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan) 盒后(hou)(hou)面板上(shang)的(de)(de)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)開(kai)關，此時電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)盒風扇會(hui)轉動，激(ji)(ji)(ji)光管(guan)有紅色的(de)(de)激(ji)(ji)(ji)光射出，然后(hou)(hou) 根據需(xu)要激(ji)(ji)(ji)光頭(tou)作(zuo)適當(dang)的(de)(de)位置(zhi)調整。產品使用完以后(hou)(hou)，按照開(kai)機的(de)(de)相(xiang)反(fan)順(shun)序關機。

 三、實驗原理

從1960年代激(ji)光器(qi)(qi)(qi)問世以(yi)來，各(ge)種(zhong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)激(ji)光器(qi)(qi)(qi)相(xiang)(xiang)繼研制成功，并因它所具(ju)有(you)的(de)(de)(de)獨特的(de)(de)(de)性能(neng)――高(gao)亮度、良好的(de)(de)(de)方向性，單色性，相(xiang)(xiang)干性被(bei)廣泛(fan)應用(yong)于工(gong)業、農(nong)業、國(guo)防(fang)、計量、醫療等行業。其中(zhong)氣(qi)(qi)體(ti)激(ji)光器(qi)(qi)(qi)是(shi)目前種(zhong)類(lei)最多，應用(yong)廣泛(fan)的(de)(de)(de)一(yi)類(lei)激(ji)光器(qi)(qi)(qi)。而(er)氦氖(nai)激(ji)光器(qi)(qi)(qi)又(you)在氣(qi)(qi)體(ti)激(ji)光器(qi)(qi)(qi)中(zhong)具(ju)有(you)代表性，它制作容易(yi)，運作可靠(kao)，所以(yi)我們就以(yi)氦氖(nai)激(ji)光器(qi)(qi)(qi)為典型(xing)實(shi)例進(jin)行結(jie)構分析(xi)和(he)實(shi)驗。

激(ji)(ji)光器一般具有三個(ge)組成(cheng)部(bu)分：工(gong)作物質(增益(yi)介質)，諧振腔(光學(xue)共振腔)，激(ji)(ji)勵能(neng)源。其結(jie)構示(shi)意圖如(ru)圖1所示(shi)。

                                                            圖1

氦氖激光(guang)器的工作物質(zhi)為純度大(da)于99.99%的氦氣(qi)(qi)和氖氣(qi)(qi)。其中(zhong)氖氣(qi)(qi)是能激發出激光(guang)的氣(qi)(qi)體，而氦氣(qi)(qi)則(ze)是提供光(guang)放大(da)條(tiao)件(產生粒子數反轉)的氣(qi)(qi)體。他們按一(yi)定的比例，一(yi)定的壓(ya)強充(chong)入用玻(bo)璃制作的放電管(guan)內(nei)。為了(le)提高能量使氣(qi)(qi)體點燃，在其上面安(an)裝陽極和陰極。

諧振(zhen)腔(qiang)主要(yao)由腔(qiang)體(ti)、反射(she)(she)鏡(jing)(jing)、毛細(xi)(xi)管(guan)構成(cheng)，他(ta)們的(de)(de)(de)組合，共同保證光在腔(qiang)體(ti)內振(zhen)蕩放大，最(zui)終獲得激(ji)光輸出。其(qi)技術要(yao)求(qiu)(qiu)是(shi)：毛細(xi)(xi)管(guan)(放電管(guan))的(de)(de)(de)直度，兩(liang)個(ge)反射(she)(she)鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)平行度和(he)反射(she)(she)鏡(jing)(jing)片(pian)(pian)與毛細(xi)(xi)管(guan)的(de)(de)(de)垂直度。毛細(xi)(xi)管(guan)不(bu)僅(jin)直度要(yao)求(qiu)(qiu)嚴格，其(qi)內徑尺寸(cun)也(ye)有特殊要(yao)求(qiu)(qiu)。反射(she)(she)鏡(jing)(jing)共有兩(liang)片(pian)(pian)，其(qi)一片(pian)(pian)是(shi)全反的(de)(de)(de)凹面鏡(jing)(jing)，反射(she)(she)率(lv)優于99.85%;另一片(pian)(pian)是(shi)一定透過(guo)率(lv)的(de)(de)(de)平面鏡(jing)(jing)，反射(she)(she)率(lv)約98.5%。

氦(hai)氖激(ji)(ji)光器的(de)激(ji)(ji)勵(li)能(neng)源(yuan)一般是直流(liu)高壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，稱之為氦(hai)氖激(ji)(ji)光器電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)。它將市用220V交流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)變換成直流(liu)高壓(ya)，并根據氣體放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)特(te)點(dian)，實現高壓(ya)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)正(zheng)常(chang)運轉。氦(hai)氖激(ji)(ji)光器的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)參數是：啟(qi)輝(點(dian)燃(ran))電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，工(gong)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)和最佳工(gong)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)。啟(qi)輝電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)高于工(gong)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)，實驗用的(de)激(ji)(ji)光器的(de)啟(qi)輝電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)為4500V,工(gong)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)約1200V，最佳工(gong)作(zuo)(zuo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)約5mA.

調整方(fang)法：

對(dui)激光器進行調(diao)整，實際就(jiu)是有(you)針(zhen)對(dui)性地調(diao)整其毛細管直(zhi)(zhi)度、兩個(ge)反(fan)射鏡之(zhi)間的平行度、毛細管與反(fan)射鏡的垂直(zhi)(zhi)度(以(yi)下(xia)(xia)簡(jian)稱直(zhi)(zhi)度、平行度、垂直(zhi)(zhi)度)，使激光器處于最佳(jia)狀態，獲得滿意的性能指標。以(yi)下(xia)(xia)介紹(shao)幾(ji)種(zhong)方(fang)法(fa)：

（1）十(shi)字光靶法(fa)（自準直(zhi)法(fa)）：

這種方法(fa)適用于調整反射鏡片與毛(mao)細管軸的(de)垂直度失調而導(dao)致(zhi)不出光(guang)的(de)激光(guang)器。調整工具稱之為十(shi)字光(guang)靶，它是由一(yi)(yi)個光(guang)屏(ping)和照明小(xiao)燈組成(cheng)(cheng)。光(guang)屏(ping)用鋁板(ban)或(huo)鐵板(ban)制成(cheng)(cheng)，大小(xiao)約有(you)6cmX6cm，一(yi)(yi)面涂有(you)白(bai)漆，在(zai)中(zhong)間打一(yi)(yi)個約1mm的(de)小(xiao)孔，并以(yi)小(xiao)孔為中(zhong)心點畫一(yi)(yi)個黑色十(shi)字叉絲線。使用時(shi)(shi)，這個白(bai)屏(ping)必須用燈照明，因此(ci)可將一(yi)(yi)個燈泡安裝在(zai)旁邊，組成(cheng)(cheng)一(yi)(yi)體，便于使用，如圖2.臨時(shi)(shi)急用時(shi)(shi)，可用一(yi)(yi)張(zhang)較厚的(de)白(bai)紙(zhi)片做成(cheng)(cheng)光(guang)屏(ping)，用臺燈或(huo)手電照明，也成(cheng)(cheng)為一(yi)(yi)個簡單的(de)光(guang)靶。

                                                     圖2

首先(xian)將激光(guang)(guang)(guang)器點燃，使放電(dian)管輝光(guang)(guang)(guang)放電(dian)。將十(shi)字(zi)面對激光(guang)(guang)(guang)器輸(shu)出端，距(ju)離在10cm左右。用眼睛通過光(guang)(guang)(guang)靶上(shang)的(de)小孔(kong)去(qu)觀察毛細管的(de)軸心(xin)，如圖3所示。

如果太亮，可(ke)以(yi)在(zai)光(guang)(guang)靶與眼(yan)睛之(zhi)間(jian)放(fang)(fang)入(ru)(ru)濾光(guang)(guang)片(pian)(pian)或帶上(shang)防(fang)護鏡，顏(yan)色(se)為淺紅色(se)或淺綠色(se)。如果被調(diao)的(de)激光(guang)(guang)器功率較大，為保護眼(yan)睛，可(ke)在(zai)腔內插(cha)入(ru)(ru)擋板(ban)，擋板(ban)放(fang)(fang)在(zai)不(bu)調(diao)整的(de)那一段腔內的(de)布窗與鏡片(pian)(pian)之(zhi)間(jian)。也可(ke)以(yi)放(fang)(fang)入(ru)(ru)透明的(de)綠光(guang)(guang)片(pian)(pian)等，只要(yao)放(fang)(fang)在(zai)腔內就(jiu)可(ke)以(yi)抑制激光(guang)(guang)振蕩，防(fang)止在(zai)調(diao)整時突然出光(guang)(guang)，直射眼(yan)睛。

                                       圖3

光靶(ba)的(de)(de)小孔(kong)對(dui)準毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管的(de)(de)軸，并移動光靶(ba)的(de)(de)位置，用眼睛觀察，選找毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管中(zhong)心(xin)的(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)點(關鍵之處)。通(tong)過(guo)光靶(ba)從(cong)端面(mian)鏡觀察毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管時，很容(rong)易(yi)看(kan)到(dao)(dao)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管內徑的(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)斑，不要誤(wu)認(ren)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管內孔(kong)的(de)(de)亮(liang)(liang)(liang)斑為亮(liang)(liang)(liang)點。看(kan)此亮(liang)(liang)(liang)點的(de)(de)要點是：必(bi)須沿著毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管軸心(xin)看(kan);必(bi)須看(kan)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管內孔(kong)的(de)(de)圓(yuan)處。如果這(zhe)個亮(liang)(liang)(liang)點直徑小于0.5毫(hao)米，則它(ta)就是毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管的(de)(de)軸心(xin)，如圖(tu)4.當(dang)看(kan)到(dao)(dao)小亮(liang)(liang)(liang)點后，輕微(wei)移動光靶(ba)，讓亮(liang)(liang)(liang)點處在(zai)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管亮(liang)(liang)(liang)斑的(de)(de)中(zhong)心(xin)。此時不必(bi)管十(shi)字叉絲像所處的(de)(de)位置，只要達到(dao)(dao)圖(tu)4所示狀(zhuang)態，即(ji)說明已將光靶(ba)的(de)(de)小孔(kong)放在(zai)毛(mao)(mao)細(xi)(xi)管的(de)(de)軸線上(shang)了。

圖4                                                        圖5

繼(ji)續(xu)從小孔(kong)觀察反(fan)射(she)鏡(jing)片(pian)上被(bei)燈照(zhao)明(ming)的十字叉絲(si)像，此時(shi)光(guang)靶的小孔(kong)已放在(zai)毛(mao)細管軸線上了，若反(fan)射(she)鏡(jing)與毛(mao)細管軸處于失調狀態，即不垂直，此時(shi)所(suo)觀察到的鏡(jing)片(pian)上的十字絲(si)像的交點偏離亮點，見圖(tu)5所(suo)示。這時(shi)就需要調整反(fan)射(she)鏡(jing)了。

反射鏡是(shi)通過旋(xuan)鈕(niu)進行調(diao)整。旋(xuan)鈕(niu)安裝在(zai)激光(guang)器的端面上(shang)，一(yi)般設計成正交調(diao)節(jie)(jie)(jie)，即調(diao)節(jie)(jie)(jie)兩(liang)個(ge)旋(xuan)鈕(niu)時，反射鏡片(pian)分別(bie)繞X軸和Y軸擺動。在(zai)調(diao)節(jie)(jie)(jie)時，只是(shi)旋(xuan)動，切忽(hu)施(shi)加壓力。調(diao)節(jie)(jie)(jie)其中(zhong)(zhong)一(yi)端的一(yi)個(ge)旋(xuan)鈕(niu)，可(ke)觀察到(dao)十(shi)(shi)字叉(cha)絲(si)的垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線水平(ping)移動，調(diao)節(jie)(jie)(jie)垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)線與(yu)中(zhong)(zhong)心亮(liang)點位置重(zhong)(zhong)合，在(zai)調(diao)另一(yi)個(ge)旋(xuan)鈕(niu)，此時十(shi)(shi)字絲(si)像的水平(ping)線垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)移動，也(ye)應使它與(yu)中(zhong)(zhong)心亮(liang)點重(zhong)(zhong)合，如圖6所(suo)示(shi)。注意：在(zai)快重(zhong)(zhong)合時，眼(yan)睛微(wei)移，以(yi)觀察不到(dao)兩(liang)點為(wei)止，這(zhe)樣即使出(chu)光(guang)也(ye)不會照亮(liang)眼(yan)睛。反復(fu)調(diao)至到(dao)十(shi)(shi)字叉(cha)點與(yu)小亮(liang)點重(zhong)(zhong)合，垂(chui)(chui)(chui)直(zhi)度(du)就調(diao)好了。

                                     圖6

如(ru)果該激光器只是一(yi)端失(shi)(shi)調，即應出光。如(ru)激光器兩端都失(shi)(shi)調時，用上述方(fang)法分別調整兩端。在調整時，由于(yu)觀察誤差，很難一(yi)次(ci)調整成功出光。所以在兩端都失(shi)(shi)調的情況下(xia)，一(yi)般需要反復調節(jie)多次(ci)。

（2）掃(sao)描法：

這種方(fang)法也是(shi)上述方(fang)法的(de)繼續。及至激(ji)(ji)光(guang)器只有(you)一端失調時，但(dan)失調度又不大，或者已用(yong)十(shi)字光(guang)靶法將十(shi)字絲像調到與亮點重合，還不出激(ji)(ji)光(guang)，則用(yong)掃描法進行調節。

操作(zuo)時(shi)，兩個(ge)旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕同時(shi)調節。一個(ge)旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕在原位緩慢的來(lai)回(hui)旋(xuan)(xuan)(xuan)動(dong)(dong)或來(lai)回(hui)步進旋(xuan)(xuan)(xuan)動(dong)(dong)，另一個(ge)旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕在原位較快速的來(lai)回(hui)旋(xuan)(xuan)(xuan)動(dong)(dong)。這就(jiu)相當(dang)于鏡(jing)片與管軸在基本垂直的位置上(shang)掃(sao)動(dong)(dong)，尋找最佳垂直位置，使之(zhi)出光。在掃(sao)動(dong)(dong)過程中，一旦有激(ji)光閃出，就(jiu)應馬上(shang)停止旋(xuan)(xuan)(xuan)動(dong)(dong)。然后，再用功(gong)(gong)率計監視，仔細反復調整旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕，使輸出激(ji)光功(gong)(gong)率升高。

（3）跟蹤法：

此方法適用(yong)于垂直(zhi)(zhi)度(du)失調，但失調度(du)不大，有(you)激(ji)光(guang)輸出的情況。激(ji)光(guang)器雖(sui)然(ran)有(you)激(ji)光(guang)輸出，但功(gong)(gong)率并不高，再分別調節反射(she)鏡(jing)時，功(gong)(gong)率也不升高，達不到原功(gong)(gong)率指標(biao)。這是(shi)因為兩個反射(she)鏡(jing)的平行度(du)雖(sui)然(ran)已(yi)調好，但垂直(zhi)(zhi)度(du)仍(reng)有(you)很小的失調，此時雖(sui)有(you)激(ji)光(guang)輸出，但功(gong)(gong)率低，如圖(tu)7.

                                         圖7

在調(diao)節反射鏡時，無論調(diao)到(dao)哪一(yi)(yi)端，都會使(shi)功率下降。因為只要調(diao)節，首(shou)先(xian)破壞了(le)兩(liang)反射鏡的平行度(du)，則(ze)功率就會下降，僅調(diao)一(yi)(yi)端反射鏡解決不了(le)反射鏡與毛(mao)細管軸的垂直度(du)問題。

在此狀(zhuang)態下(xia)，觀察輸出光斑圖樣，其圖樣不呈(cheng)圓形，又不均(jun)勻，也不對稱。

在(zai)上(shang)述情況，激光(guang)(guang)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)垂(chui)(chui)直(zhi)度(du)失調(diao)(diao)(diao)(diao)不大時(shi)，很難判斷其(qi)失調(diao)(diao)(diao)(diao)的(de)(de)(de)方(fang)(fang)位。由于有(you)激光(guang)(guang)輸(shu)出，可以用功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)計(ji)監視調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)。首(shou)先調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)尾(wei)端(duan)的(de)(de)(de)一(yi)個旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)，順時(shi)針方(fang)(fang)向(xiang)旋(xuan)(xuan)(xuan)轉一(yi)個小角度(du)，有(you)意破(po)壞其(qi)平行(xing)度(du)，同時(shi)觀察激光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)，使輸(shu)出功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)下降到(dao)原(yuan)(yuan)來調(diao)(diao)(diao)(diao)時(shi)功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)值的(de)(de)(de)1/4.然后(hou)再調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)激光(guang)(guang)器(qi)(qi)前端(duan)所對應(ying)(ying)的(de)(de)(de)那(nei)(nei)個旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)，如果后(hou)端(duan)調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)是(shi)反(fan)射鏡繞(rao)(rao)X軸(zhou)轉動的(de)(de)(de)那(nei)(nei)個旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)，則(ze)前端(duan)也應(ying)(ying)調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)反(fan)射鏡繞(rao)(rao)X軸(zhou)轉動的(de)(de)(de)那(nei)(nei)個旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)。實際是(shi)用前端(duan)鏡片(pian)(pian)跟蹤(zong)后(hou)端(duan)的(de)(de)(de)鏡片(pian)(pian)，來恢復兩鏡片(pian)(pian)的(de)(de)(de)平行(xing)度(du)。此時(shi)觀察輸(shu)出的(de)(de)(de)功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)值，如功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)比原(yuan)(yuan)功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)低，說(shuo)明垂(chui)(chui)直(zhi)度(du)更差了，應(ying)(ying)改(gai)為逆時(shi)針旋(xuan)(xuan)(xuan)動后(hou)端(duan)旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)，前端(duan)再跟蹤(zong)調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)。如功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)呈(cheng)(cheng)上(shang)升趨勢，則(ze)繼續(xu)跟蹤(zong)調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)，直(zhi)至垂(chui)(chui)直(zhi)度(du)最(zui)(zui)(zui)佳(jia)，而平行(xing)度(du)不被破(po)壞，使功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)達(da)到(dao)最(zui)(zui)(zui)大值。用同樣的(de)(de)(de)方(fang)(fang)法調(diao)(diao)(diao)(diao)節(jie)(jie)另外的(de)(de)(de)那(nei)(nei)對旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)，使功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)上(shang)升到(dao)最(zui)(zui)(zui)高值。要(yao)(yao)獲得最(zui)(zui)(zui)佳(jia)的(de)(de)(de)垂(chui)(chui)直(zhi)度(du)，需要(yao)(yao)用該(gai)方(fang)(fang)法對兩組旋(xuan)(xuan)(xuan)鈕(niu)反(fan)復進行(xing)調(diao)(diao)(diao)(diao)整，最(zui)(zui)(zui)后(hou)達(da)到(dao)激光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)最(zui)(zui)(zui)大。此時(shi)光(guang)(guang)斑圖樣也達(da)到(dao)最(zui)(zui)(zui)佳(jia)，光(guang)(guang)強呈(cheng)(cheng)高斯型分布。