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基于光学Sagnac效应的激光陀螺,目前已成为现代国防中广泛采用的高精度惯性导航仪器。作为激光陀螺的核心部件,环形氦氖激光器通过放电激励来实现粒子数反转。环形氦氖激光器常用的激励方式有直流激励和射频激励。在直流放电激励中,阴极材料的电子发射特性和阴极氧化工艺等是影响激光器性能和寿命的关键因素。在射频放电激励中,射频激励频率、激光器结构参数等都对激光器是否出光有决定性作用。因此,对环形氦氖激光器不同放电激励方式中这些问题的研究具有重要意义。为了研究直流激励时阴极电子发射特性和阴极氧化工艺对环形氦氖激光器的影响,本文在分析现有理论和研究结果的基础上,采用自制的卢基尔斯基球形光电管,利用光电减速场法来测量阴极的电子发射特性——逸出功。实验测得环形氦氖激光器常用铝阴极的逸出功为2.60±0.20 eV,且铝阴极的逸出功随阴极氧化时间的增加而减小。同时还设计了可模拟环形氦氖激光器放电过程的平行电极放电管,用来研究阴极氧化工艺对氦氖气体放电参数的影响。实验得出放电过程的着火电压、灭火电压和正常辉光放电的最大电流密度随阴极氧化时间的增加均呈现先降低后升高再降低的变化趋势,综合分析得出铝阴极的最佳氧化时间在0～30 min之间,15min最佳。由于实际工程应用对环形氦氖激光器的体积提出了微型化要求,加之射频激励与直流激励相比有自己的优点,本文通过分析和总结前人的研究经验,设计了一种射频激励的微小型环形氦氖激光器,计算了激光器的腔参数、选择合适的激励方式和激励频率。该激光器无内电极,其结构参数为:放电管直径d=2.5mm,反射镜曲率r=0.5m,总腔长4cm,增益区长度0.9×4cm。总气压800Pa,气体比He:Ne=9:1。电极板尺寸为20× 5mm2,上下电极间距8mm。采用180MHz和300MHz射频激励时均有激光输出,说明该微小型环形氦氖激光器的研制方案是可行的。