空心阴极He-Cd激光器是一种以氦-镉气体为工作介质的激光装置,它能在放电管的空心阴极中产生激光。空心阴极放电管是一种特殊设计的气体放电管,通常用于激发金属蒸汽,产生激光。 内光电流效应指的是在光的照射下,光电器件内部产生电流的现象。在激光器中,内光电流效应主要是由于激光辐射引起的光电效应,这通常与器件材料的光吸收和光电发射特性有关。实验研究该效应,可以了解激光器工作状态和性能。 在实验中,通过测量光电流信号与激光功率、放电电流和沿激光管位置的变化关系,可以分析内光电流效应的机理。研究表明,光电流效应可以用于测量多阳极结构的空心阴极放电管中金属蒸气浓度的均匀性和稳定性。 实验装置包括笛型空心阴极He-Cd+白光激光器,它是上海激光所研制的03-1型产品,放电区长度为900毫米。实验中使用的测量方法是用光电二极管对光电流效应的特性进行深入研究,根据光电二极管的响应曲线,保持平均光子数相同,测量不同色光的相对功率值和内光电流信号。 实验结果显示,红光、绿光和蓝光的光电流信号不同。绿光的光电流信号较小,红光和蓝光的光电流信号有一定数量。在红光激光单独输出并保持放电电流为110mA时,分别测得红光、绿光、蓝光的光电流信号值。 实验中还发现在He-Cd+空阴极激光放电中存在振荡现象,振荡幅度为伏数量级,振荡频率大约为几十kHz,影响信号测量。为抑制噪声,实验者在腔内对激光进行125Hz的调制,使用锁相放大器测量信号。 实验还讨论了光电流信号与激光功率及放电电流变化的关系。在测量内光电流信号时,通过改变腔损耗来改变激光功率,保持激光功率不变。光电流信号随激光功率的变化关系表明,蓝光和绿光的光电流信号较强,红光的光电流信号较弱。 实验还表明,在放电管中,由于电荷交换碰撞,大量粒子被激发到高能态,然后通过级联跃迁,使得Cd+的一组较高能态都有相当数量的粒子集居。由于在红光和白光输出镜换成相应的单色光输出镜,需要波长短于800nm的光子才能实现单光子光电离。 光电离效应在实验中的贡献大小需要进一步的研究,以确认光电离对内光电流效应的贡献。此外,如果存在自电离态,这种贡献关系也可能发生改变。实验结果表明,光电流信号与三色光的关系可能是两种机理综合作用的结果。 实验中的测量和分析工作表明,通过光电流效应可以了解空心阴极He-Cd激光器的运行机制,对进一步改进激光器的设计和性能具有重要意义。通过对光电流信号的精确测量,可以更有效地控制激光器的输出参数,实现更稳定和均匀的激光输出。
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