氦氖激光器工作原理是氖原子，不同能級的受激輻射躍遷將產生不同波長的激光，主要有632.8nm、1.15um和3.39um三個波長。氦原子有兩個亞穩態能級21S0、23S1，它們的壽命分別為5×10-6s和10-4s，在氣體放電管中，在電場中加速獲得一定動能的電子與氦原子碰撞，并將氦原子激發到21S0、23S1，此兩能級壽命長容易積累粒子。

原子能量的增加（或減少），不是爬坡式的漸變，而是階梯式的躍變。即由一個能態跳到另一能態，稍事停留，再進一步躍遷。這些“階梯”，在一定條件下，能量值是固定的，稱為能級。原子在特定的兩能級間躍遷，輻射的光子頻率是固定的。

如氖原子從2S能級躍遷到2P能級時，會輻射波長1.15微米的光波（2S、2P為能級符號，不代表能量值）。

【資料圖】

純氖氣的這種自發輻射效率極低。因為每個原子所受的碰撞不同，會躍遷到許多不同的能級，2S能級只是其中之一，只有少數原子處于這一狀態。其它能級的原子向基態躍遷時，幅射的大都是紅外光波。

擴展資料

氦氖（He-Ne）激光器的結構一般由放電管和光學諧振腔所組成。激光管的中心是一根毛細玻璃管，稱作放電管（直徑為1mm左右）；外套為儲氣部分（直徑約45mm）；A是鎢棒，作為陽極；K是鉬或鋁制成的圓筒，作為陰極。

殼的兩端貼有兩塊與放電管垂直并相互平行的反射鏡，構成平凹諧振腔。兩個鏡版都鍍以多層介質膜，一個是全反射鏡，通常鍍17層膜。交替地真空蒸氟化鎂（MgF2與硫化鋅（ZnS）。另一鏡作為輸出鏡，通常鍍7層或9層膜（由最佳透過率決定）。

氦氖激光器已經被人們應用得非常普遍。但氦氖激光器又存在一定的缺點，激光器的效率較低，功率也不夠大。

所以在激光外科手術、鉆孔、切割、焊接等這些行業中，人們現在大多換成采用 CO2激光器、脈沖激光器或者是半導體激光器等大功率激光器。

因為氦氖激光器具有工作性質穩定、使用壽命比較長的特點，因而現在對于氦氖激光器在流速和流量測量方面得到了更加普遍的開發和利用，同時在精密計量方面的應用也非常廣泛。

參考資料來源：百度百科-氦氖激光器

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