激光器件课程设计分解.pptx

激光器件与应用激光器件与应用课程设计课程设计氦氖激光器直流放电电源制作指导老师：周广宽 葛国库 赵亚辉 常 坤辅导时间安排21周星期一，布置课程设计任务，21周星期三、四、五，辅导答疑，全天，地点：2-2-402，电子工程系办公室(2-16-312)，22周星期一、三，1101班；星期二、四，1102班；星期五，全体验收，完成课程设计报告（首页格式统一）。地点：光电子实验室激光器件与应用激光器件与应用课程课程设计的主要内容设计的主要内容1、熟悉激光器的基本原理；2、熟悉激光器的基本组成；3、掌握氦氖激光器工作原理；4、掌握气体激光器对电源的要求；5、学会气体激光器电源的设计和制作方法；6、完成3mW(250mm)氦氖激光器放电电源的制作和调试。主要任务：1、完成一份课程设计报告；内容包括氦氖激光器的基本组成和工作原理及对电源的基本要求，自行设计一套3mW氦氖激光器电源系统等；2、制作一套指定电源系统，并 能正常工作；3、提出测试氦氖激光管伏安特性的方法，并提出改进意见。4、完成激光器件相关英文文献的翻译（5000英文字符）。一、激光的基本原理光的受激辐射放大产生激光的必要条件产生激光的充分条件激光器件与应用激光器件与应用课程课程设计的主要内容设计的主要内容二、激光器的基本组成1、激光工作物质；2、光学谐振腔；3、泵浦源。三、氦氖激光器的工作原理基本组成；集居数反转分布的建立；最佳放电条件；氦氖激光器的设计。四、氦氖激光器对电源的要求气体放电的基本原理；氦氖激光器对电源系统的要求。1、气体放电的基本原理气体激光器的激励方式一般是采用气体放电激励。在通常情况下，气态物质是绝缘体，当加上电压时，气体中产生很微弱的电流，但当电压升高至一定值时，电流会突然增大，同时电极间电压突然减小，气体从绝缘体迅速转变成导体，这叫做气体的击穿或“着火”。按照气体导电的伏安特性曲线来区分，击穿后气体导电还可分为正常辉光放电和反常辉光放电。氦氖激光器工作在正常辉光放电区域。由于放电管击穿后变成导体，此时放电管电压比击穿时低很多，所以整个放电电路的电压就会有相当大的一部分落到限流电阻上。击穿气体导电性质的突变，是由于此时气体中产生许多正离子和自由电子，在外电场的作用下，分别向阴、阳极运动，造成放电电流增大。放电电流对于激光器的输出功率有直接影响，即有一个最佳放电电流，这一数值在激光器生产厂家产品说明书中。击穿后处于正常工作的氦氖激光器，其放电属于正常辉光放电。整个放电过程由伏安特性曲线描述。2、氦氖激光器对电源系统的要求氦氖激光器常采用直流高压辉光放电激励，此类放电的特征是：、传导电流的范围为10-6 10-1 A，管压降为几百伏到几千伏，工作在小电流高电压的正常辉光放电区域；、有较高的阴极位降和较强的阴极溅射；、激光管的伏安特性呈负阻性。为此，在设计电源系统时，必须选择合理的外特性，使激光管处于稳定工作状态，具体要求如下：（1）、为使激光器能进入正常辉光放电状态，电源空载端电压必须达到击穿电压。对管长250毫米的氦氖管，击穿电压在56千伏特之间。（2）、击穿后，电源应能保证供给激光管正常工作电压和工作电流。在正常辉光放电区，其伏安特性呈负阻性，因此必须采取一定的限流措施。（3）、氦氖激光器的输出功率强烈地依赖于放电管的电流强度。在一定范围内，与电流平方成正比。（4）、为使激光电源有较大的使用范围，其电压、电流应有一定的调节范围。调节范围的下限为维持放电电流，对氦氖激光器，最小维持电流为 3 5 mA；上限为略大于最佳工作电流。五、氦氖激光器电源系统的设计氦氖激光器电源电路有多种形式，例如倍压整流式、直流交流交换升压式等。我们以倍压式氦氖激光器电源为例，说明此类电路的特征及参数选择。设计思路：（1）、考虑到250mm氦氖激光管的击穿电压在 50006000V之间，对220V交流电压必须进行2327倍升压；（2）、为保证击穿后能正常工作，工作电压在10001500V之间，工作电流在510mA之间，必须选取适当的限流电阻。电路原理图印刷电路板图六、氦氖激光器电源系统的制作1、元器件的选取：二极管 1N4007型；电容器 223(0.022F)/630V；CDIIZ(10F)/400V；电阻 1M；限流电阻 44K,10W碳膜电阻。2、电路板焊接：、熟悉、检查元器件是否完好，进行二极管通断试验；、氧化层表面处理：元器件管脚及焊盘氧化层的处理，以防止虚焊；、挂锡；、焊接元器件；、送交指导老师检查；、焊接电源接线，连接氦氖激光管工作电路；、经检查合格后，在指导老师监护下接通电源；、根据实验结果，提出改进意见。3、验收调试：、要求激光器达到正常工作状态；、进行伏安特性测试；、进行最佳放电电流测试；、根据实验结果，提出改进意见。4、实施计划的时间、地点安排、动员，星期一34节（）；、查阅有关书籍、中英文献资料，自行设计一套3mW氦氖激光器电源系统（19周）；、领取元器件及工具，焊电路板，20周星期一、三，1班，星期二、四，2班；、验收电路板：星期五上午14节，1班；下午58节，2班；、完成课程设计总结报告，英文翻译（20周星期五）；、地点：光电子实验室。注意事项！1、本实验要绝对注意人身安全，接通电源前必须经指导老师检查，方能通电。2、电源正、负极与氦氖激光管阳、阴极切不可接错，否则由于阴极溅射会在短时间内毁坏针形电极。3、切断电源，经充分放电后，方可触摸电线和电路板。4、激光器工作过程中，绝对不能直视激光。5、使用万用表测量电流、电压时，注意挡位和电极的正确接法。