在给定文件中提到了氧化铍-金属结构氩离子激光器的相关知识。本文将围绕以下几个方面详细阐述所涉及的知识点: 1. 氧化铍激光器的构造和原理 2. 氩离子激光器的特点与应用 3. 等离子体的电子温度与放电管材料要求 4. 氧化铍材料的性能及优势 5. 氩离子激光器的功率输出与实验数据 1. 氧化铍激光器的构造和原理: 氧离子激光器是一种利用氩气作为介质,在电场作用下产生的激发态氩离子返回基态时发出特定波长光的装置。其核心部件是氧化铍放电管,此放电管一般采用高纯度氧化铍材料制成,具有良好的导热性,能够在高电流密度工作环境下保持稳定。激光器的构造通常包括激光管、放电部分、光学谐振腔等。激光器工作时,激光管内填充氩气,通过放电产生氩离子,利用谐振腔选择性地放大特定波长的光,从而输出激光。 2. 氩离子激光器的特点与应用: 氩离子激光器输出的激光属于可见光范围,主要波长为4880埃和5145埃,这对应于蓝绿色光谱。由于这些波长位于许多探测器的敏感区域,使得氩离子激光器在多普勒测速、喇曼光谱学、全息照相技术、水下探测、彩色显示、非线性光学以及受激喇曼散射等研究领域有广泛的应用。此外,由于其高功率输出,氩离子激光器也常作为染料激光器的泵浦源使用。 3. 等离子体的电子温度与放电管材料要求: 在氩离子激光器中,为了使氩原子电离和激发,电子需要具有足够的能量,这要求放电区域具有高的电子温度。根据Tonks-Langmuir低气压正柱理论,电子温度与放电管的气体密度、放电管半径等因素有关。氩离子激光器通常在1托以下的工作气压下工作,这减少了单位体积内的氩原子数,为了提高电离和激发的几率,必须提高电流密度。这导致放电管在高电流密度下工作时,功率耗散会非常高,可能超过200瓦/厘米,等离子体温度亦可高达3000K。因此,对放电管材料提出了一系列要求:耐高温、抗热冲击、良好导热性能、溅射小和气体清除率低。 4. 氧化铍材料的性能及优势: 氧化铍(BeO)作为一种放电管材料,具有较高的熔点(2573K),并且具有高抗热冲击强度(11.7),这使得氧化铍能够在急剧温度变化下工作而不易破裂。从给出的数据可知,氧化铍的导热率高达0.525卡/厘米·秒·度,与金属铝的导热率相当。这些特性使得氧化铍能在高电流密度下操作,同时保持较低的管壁温度。实验中,在内径3.8毫米、长36厘米的氧化铍放电管中,电流达到60安培(电流密度相当于500安培/厘米2)时,没有发生氧化铍管炸裂损坏的情况。 5. 氩离子激光器的功率输出与实验数据: 文章中特别提到,在特定的实验条件下(内径3.8毫米、长36厘米的氧化铍放电管,40安培电流),获得了0.86瓦的激光输出。这一数据说明了在实验条件下氩离子激光器的效率和输出功率,为评估激光器性能提供了基础参数。
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