氦氖激光器的工作原理、波长及应用范围全解析

氦氖激光器的工作原理、波长及应用范围全解析

氦氖激光器作为第一种成功研制的气体激光器，自1961年问世以来，凭借其稳定的工作性能和广泛的应用领域，成为科学和工业领域的重要工具。本文将深入解析氦氖激光器的工作原理、波长特性及其在多个领域的应用，帮助读者全面了解这一重要技术。

氦氖激光器的定义

氦氖激光器（Helium-Neon Gas Laser）以中性原子气体氦（He）和氖（Ne）作为工作物质，通过连续激励的方式输出连续激光。自1961年问世以来，便以其稳定的工作性能和广泛的应用领域而备受瞩目。它不仅在可见光频段（632.8nm）工作，还具备1.15μm及3.39μm等其他波长，但632.8nm的红光最为常用。

工作原理的深度剖析

氦氖激光器的工作原理基于四能级系统。在放电管中，氦原子首先被电子碰撞激发到亚稳态能级，然后这些处于亚稳态的氦原子与氖原子发生碰撞，将能量传递给氖原子，使其跃迁到不同的能态。当氖原子从高能级向低能级跃迁时，会释放出632.8nm等波长的激光。这一过程在放电管中持续进行，形成稳定的激光输出。

波长特性与光谱表现

氦氖激光器在可见光和近红外区主要有0.6328μm、1.15μm及3.39μm三条谱线，其中0.6328μm的红光因其单色性好、相干长度长（可达数十米至数百米）而最为常用。这一波长的激光在可见光范围内清晰明亮，非常适合用于各种精密测量和指示应用。

广泛而多样的应用领域

氦氖激光器因其稳定的工作性能和良好的光束质量，在多个领域发挥着重要作用。在电子应用、计量学、洁净室监测设备、食品分选、流式细胞术、共聚焦显微镜、成像和医疗设备、不透明度监测、校准以及海上视觉导航系统中，都能看到氦氖激光器的身影。此外，它在穴位照射、体表局部照射以及皮肤科治疗等方面也展现出了独特的医疗价值。

本文原文来自zg-photonics.com