針對He-Ne激光器的應用，這裏主要介紹它的譜線競爭(zheng) 與(yu) 輸出功率特性。

（1）譜線競爭(zheng)

在同一個(ge) 激光器中，可能有多條激光譜線，而有些譜線可能對應同一個(ge) 激光上能級，因此在它們(men) 之間就存在著對共有能級上粒子數的競爭(zheng) 。其中一條譜線產(chan) 生振蕩以後，用於(yu) 其它譜線的反轉粒子數減少，將使其它譜線的增益和輸出功率降低，甚至完全被抑製。這就是譜線的競爭(zheng) 效應。

圖（1）

He-Ne激光器的三條最強的激光譜線(0.6328mm，1.15mm，3.39mm)中哪一條譜線起振完全取決(jue) 於(yu) 諧振腔介質膜反射鏡的波長選擇。由圖（1）可見，0.6328mm和#p#分頁標題#e#3.39mm兩(liang) 條激光譜線具有相同的上能級，因此這兩(liang) 條譜線之間存在著強烈的競爭(zheng) 。由於(yu) 增益係數與(yu) 波長的三次方成正比，顯然3.39mm譜線的增益係數遠大於(yu) 0.6328mm譜線。在較長的0.6328mm He-Ne激光器中，雖然介質膜反射鏡對0.6328mm波長的光具有較高的反射率，仍然會(hui) 產(chan) 生較強的3.39mm波長的放大的自發輻射或激光，這將使上能級粒子數減少，從(cong) 而導致0.6328#p#分頁標題#e#mm激光功率下降。為(wei) 了獲得較強的0.6328mm的激光輸出，需采用色散法、吸收法或外加磁場法等方法抑製3.39mm輻射的產(chan) 生。

2．輸出功率特性

He-Ne激光器的放電電流對輸出功率有很大的影響。圖（2）是實驗測得的輸出功率與(yu) 放電電流的關(guan) 係曲線，可以看出，對於(yu) 每種充氣總壓強都有一個(ge) 使輸出功率最大的放電電流，它與(yu) 氣體(ti) 混合比及總壓強有關(guan) 。在最佳充氣條件下，使輸出功率最大的放電電流叫最佳放電電流。由該圖可見，在最佳放電電流附近，因放電電流變化引起的輸出功率的變化不大。因此，在實際使用時，對最佳放電電流的要求並不十分嚴(yan) 格，這很有利於(yu) 工作狀態的調整。

圖（2） 輸出功率與(yu) 放電電流的關(guan) 係曲線

He-Ne激光器內(nei) 充有He氣和#p#分頁標題#e#Ne氣，它們(men) 的混合比例和總氣壓都對輸出功率有很大的影響。產(chan) 生激光的Ne原子比例過小，會(hui) 使輸出功率減小。He的電離電位較低，比例過大，會(hui) 因電離過多而使電子離子數目增加，在較低的電場下就能維持一定的放電電流，低電場導致的電子溫度下降使激發速率降低，輸出功率隨之下降。實驗證明，He-Ne激光器存在著最佳混合比和最佳充氣總壓強，即存在最佳充氣條件。這種最佳條件在製造He-Ne激光器時必須考慮。

若放電毛細管的直徑為(wei) d，充氣壓強為(wei) p，則存在一個(ge) 使輸出功率最大的最佳pd值。He-Ne激光器的最佳pd值約為(wei) （4.8~5.3）×10² Pa·mm。產(chan) 生這一現象的原因是：一方麵壓強的下降使電子與(yu) 原子的碰撞減少，從(cong) 而導致電子溫度(平均動能)上升，激發速率升高；毛細管管徑的減小，則使電子和離子的管壁複合加劇，為(wei) 了維持放電電流不變，必須加大電場，由此造成的電子溫度升高有利於(yu) 激發。另一方麵，#p#分頁標題#e#pd值過低又會(hui) 因He、Ne原子數量過少而使輸出功率減少。

在最佳放電條件下，工作物質的增益係數和毛細管直徑d成反比。通過受激輻射躍遷到激光下能級的Ne原子借助自發輻射轉移到亞(ya) 穩態1S能級，然後通過與(yu) 管壁碰撞釋放能量的途徑返回基態。如果管徑d增大，原子與(yu) 管壁碰撞的機會(hui) 減少，滯留在1S能級的Ne原子可能吸收自發輻射光子重新返回激光下能級，從(cong) 而導致反轉粒子數的減少。毛細管直徑的選擇應綜合考慮對輸出功率和模式的要求以及增益、衍射損耗對輸出功率的影響。