氦氖激光器是高中物理教学中的选学内容。目前，高中物理实验中大多没有能够产生激光的教学设备。本文介绍的小型氦氖激光器比较圆满地解决了这一问题。此激光演示仪的特点是：1．体积小巧，携带方便。2．激光管可随意拆卸。它不仅适合大学普通物理教学，也适合中学物理教学。
一、仪器结构及电路原理
小型氦氖激光演示仪主要由12V整流电源、振荡和升压电路、氦氖激光管和外壳等几部分组成，其电路图如图1所示。
此仪器中的氦氖激光管，管子长20cm左右。功率较小，起振时只有几十毫安电流。NE555集成电路与R1、R2、C1、C2共同组成一个无稳态电路。只要接通电源，便可产生高音频振荡，并向功率放大管3DD15输入一个较大电流。放大后的振荡信号经变压器升压成200V～300V中压，再经倍压整流。获得千伏直流高压供给氦氖激光管振荡。
二、氦氖激光管的结构和工作原理
氦氖激光管结构如图2所示。放电管中充有按一定比例混合的氦氖混合气体，发射激光的则是氖原子。管的两侧有光学精密加工的布儒斯特窗。构成谐振腔的两个反射镜是球面镜，它们的曲率半径稍大于两个反射镜之间的距离。布儒斯特窗的作用是降低激光的反射损耗而增强激光输出功率。光子在放电管中振荡的过程中，遇到反射镜之后，一部分输出，一部分又反射回去，再次得到放大。每来回一次都得到一定的放大，从而使光的强度越来越强。光束越强，则处于激发态的氖原子受激辐射就越多。最后从一块能够部分透射的反射镜输出一束极强的激光。
三、制作方法
1．印制线路板的制作
印制电路板如图3所示。制作时，首先要在白纸上画草图。除电源变压器外，将桥式整流硅堆，1600μF／25V电解电容、NE555集成电路、升压变压器等元件一一摊在纸上。从整流电路开始，按元件的实际尺寸在纸上画出它们各自的表示符号。一定要用铅笔画，不要用钢笔或圆珠笔，以便于修改。元件的排列要紧凑，尽可能缩短连线，不允许出现导线交叉现象。检查无误后，用透明胶带将线路板草图固定在敷铜板上，再用复写纸誊写在敷铜板上。誊写时，可选用圆珠笔划线。然后去掉草图，用指甲油在敷铜板上划线。待指甲油晾干后，用快刀片修整油漆毛刺。最后将线路板放在三氯化铁溶液中腐蚀即可。注意：敷铜板一定要用洗涤剂清洗后，方可用油漆划线。这样可防止漏划线路现象发生。印制线路板干燥后即可用微型电钻进行打孔，用小刀去掉连接孔周围的油漆，就可焊接了。连接线路表面的指甲油不必刮掉，可防线路锈蚀。
2．激光管的选择
此激光管采用的是废旧老式LD影碟机中的氦氖激光管。此激光管是玻璃制品，一般在玻璃管的外表面都用约1mm厚的铝合金管包裹着，以防止损伤激光管。从金属管中取出激光管需要足够的耐心。可用小钢锯条在金属管的两端大约1cm处锯开，然后用手握住激光管的一端，轻轻用力拔出激光管。去掉金属管后，再将激光管两端的电极引线罩分别罩在激光管两端即可使用了。
3．电路的选择
制作此仪器的难点是工作电路的选择。氦氖激光管在原影碟机工作时，需要有一个能产生小于20kHz频率的振荡器，激光管的阳极和阴极之间必须加有1000V以上、2000V以下的直流脉冲电压。笔者认为，只要满足上述两个条件，氦氖激光管便可发射出激光束。原影碟机中的振荡电路工作电压是－11.3V，功率放大和推动级的工作电压是＋12.3V，前后工作电压不一致。如果要用这样的电路，制作起来是很麻烦的。另外，原机的电路元件很多、也很复杂，制作起来不易成功。能否用更简单，而且制作起来更加容易的电路代替原电路呢？实践证明，是完全可以的。我们只用一支NE555集成电路，一只功率放大管3DD15、一个升压变压器、一个倍压整流硅堆、3个电阻，2个电容就实现了。而原电路需要的元件是现在的数倍。
NE555集成电路只需花3元钱即可买到。它代替了原机中的振荡电路和功率放大推动级电路，具有体积小、效率高等特点，充分发挥了集成电路的优势。现在的电路是在《无线电》杂志1985年第4期《利用555时基电路的高压发生器》一文的基础上修改后使用的（原文中220μ／25V滤波电容的正、负极标反了）。该电路图中的高压整流硅柱的负极接升压线圈，当负离子发生器使用。我们把它去掉，接正向倍压整流硅堆。原升压线圈可产生万伏高压，我们则利用12英寸示波器分段式高压线圈代替，并拆掉一段升压线圈不用，将上百圈的初级线圈拆去不用。用φ0.6mm的漆包线绕30圈代替原初级线圈。经这样的改动后，测得升压线圈输出的交流电压为300V左右。经5倍倍压整流升压后，便可获得1500V左右的直流脉冲高压，基本上满足了氦氖激光管的需要。
在制作的过程中，通电后若激光管不发光，则有以下几种可能：
①NE555集成电路接反了。其引脚排列见图4。
②R1电阻错当成R2电阻使用，造成振荡电路工作不正常。或者将R3改成了R2使用。
③3DD15三极管的发射极与基极间接错。
④C3的极性接反了。
⑤升压变压器的初级线圈绕向与次级不一致。
⑥个别元件损坏。
为增加成功的把握，安装时可先不安装倍压整流电路，测得升压变压器次级输出电压正常后，再安装倍压整流电路和激光管。
整机电路一般不需调整，只要连接正确就可成功。
4．演示方法
①将小型氦氖激光演示仪正对黑板，接通电源后，便可看见一个非常亮丽的红色小圆点。
②关闭电源，打开演示仪的侧面板，便可观察到氦氖激光管。
③再次接通电源，便可观察到氦氖两种混合气体在放电管中振荡时产生的光柱。
④拔掉电源插头，便可拆卸激光管，学生便可看到激光管的结构情况。
5．注意事项
①做激光演示实验时，千万小心不要将激光束对准人的眼睛照射，以防止眼睛灼伤。
②每次演示时间不宜过长。
③三极管3DD15应加散热片。 (苗连松 姚文阁)