De första lasrarna dök upp för flera decennier sedan, och än i dag marknadsförs detta segment av de största företagen. Utvecklare får fler och fler nya funktioner i utrustningen, vilket gör att användarna kan använda den mer effektivt i praktiken.
Rubylasern i solid state anses inte vara en av de mest lovande enheterna av den här typen, men trots alla dess brister hittar den fortfarande nischer i drift.
Allmän information
Rubylasrar tillhör kategorin solid state-enheter. Jämfört med kemikalier och gasmotsvarigheter har de lägre effekt. Detta förklaras av skillnaden i elementens egenskaper, på grund av vilken strålning tillhandahålls. Till exempel kan samma kemiska lasrar generera ljusflöden med en effekt på hundratals kilowatt. Bland funktionerna som utmärker rubinlasern är en hög grad av monokromaticitet, såväl som koherens av strålning. Dessutom ger vissa modeller en ökad koncentration av ljusenergi i rymden, vilket räcker för termonukleär fusion genom att värma plasman med en stråle.
Som namnet antyder, inlaserns aktiva medium är en rubinkristall, presenterad i form av en cylinder. I detta fall poleras ändarna på stången på ett speciellt sätt. För att rubinlasern ska ge maximal strålningsenergi för den, bearbetas kristallens sidor tills en planparallell position nås i förhållande till varandra. Samtidigt måste ändarna vara vinkelräta mot elementets axel. I vissa fall är ändarna, som fungerar som speglar på något sätt, dessutom täckta med en dielektrisk film eller ett lager av silver.
Rubylaserenhet
Enheten inkluderar en kammare med en resonator, samt en energikälla som exciterar kristallens atomer. En xenonblixtlampa kan användas som blixtaktiverare. Ljuskällan är placerad längs en axel av resonatorn och har en cylindrisk form. På den andra axeln finns rubinelementet. Som regel används spön med en längd på 2-25 cm.
Resonatorn riktar nästan allt ljus från lampan till kristallen. Det bör noteras att inte alla xenonlampor kan fungera vid förhöjda temperaturer, vilket krävs för optisk pumpning av kristallen. Av denna anledning är rubinlaserenheten, som inkluderar xenonljuskällor, designad för kontinuerlig drift, vilket också kallas pulsad. När det gäller staven är den vanligtvis gjord av konstgjord safir, som kan modifieras för att uppfylla prestandakraven förlaser.
Laserprincip
När enheten aktiveras genom att slå på lampan, uppstår en inversionseffekt med en ökning av h alten av kromjoner i kristallen, som ett resultat av vilket en lavinökning av antalet emitterade fotoner börjar. I detta fall observeras återkoppling på resonatorn, som tillhandahålls av spegelytor vid ändarna av den solida stången. Det är så ett snävt riktat flöde genereras.
Pulslängden överstiger som regel inte 0,0001 s, vilket är kortare jämfört med varaktigheten för en neonblixt. Pulsenergin för en rubinlaser är 1 J. Som i fallet med gasanordningar är principen för driften av en rubinlaser också baserad på återkopplingseffekten. Detta innebär att intensiteten av ljusflödet börjar bibehållas av att speglarna samverkar med den optiska resonatorn.
Laserlägen
Oftast används en laser med en rubinstav i läget för bildandet av de nämnda pulserna med ett millisekundvärde. För att uppnå längre aktiva tider ökar teknologierna den optiska pumpenergin. Detta görs genom att använda kraftfulla blixtlampor. Eftersom pulstillväxtfältet, på grund av tidpunkten för bildandet av en elektrisk laddning i en blixtlampa, kännetecknas av en planhet, startar driften av rubinlasern med viss fördröjning vid de ögonblick då antalet aktiva element överstiger tröskelvärden.
Ibland finns det ocksåstörning av impulsgenerering. Sådana fenomen observeras med vissa intervall efter en minskning av effektindikatorerna, det vill säga när effektpotentialen faller under tröskelvärdet. Rubinlasern kan teoretiskt arbeta i ett kontinuerligt läge, men sådan operation kräver användning av kraftfullare lampor i designen. I det här fallet ställs utvecklare faktiskt inför samma problem som när de skapar gaslasrar - olämpligheten att använda en elementbas med förbättrade egenskaper och som ett resultat begränsar enhetens kapacitet.
Visningar
Fördelarna med återkopplingseffekten är mest uttalade i lasrar med icke-resonant koppling. I sådana konstruktioner används dessutom ett spridningselement, vilket gör det möjligt att utstråla ett kontinuerligt frekvensspektrum. En Q-switched rubinlaser används också - dess design inkluderar två stavar, kylda och okylda. Temperaturskillnaden tillåter bildandet av två laserstrålar, som separeras av våglängd till ångström. Dessa strålar lyser genom en pulserad urladdning, och vinkeln som bildas av deras vektorer skiljer sig med ett litet värde.
Var används ruby-lasern?
Sådana lasrar kännetecknas av låg effektivitet, men de kännetecknas av termisk stabilitet. Dessa egenskaper bestämmer riktningarna för praktisk användning av lasrar. Idag används de i skapandet av holografi, såväl som i industrier där det krävs för att utföra operationerslå hål. Sådana anordningar används också i svetsoperationer. Till exempel vid tillverkning av elektroniska system för tekniskt stöd för satellitkommunikation. Rubinlasern har också hittat sin plats inom medicinen. Tillämpningen av teknik i denna industri beror återigen på möjligheten till högprecisionsbearbetning. Sådana lasrar används som ersättning för sterila skalpeller, vilket möjliggör mikrokirurgiska operationer.
Slutsats
En laser med ett rubinaktivt medium blev vid en tidpunkt det första operativsystemet av denna typ. Men med utvecklingen av alternativa enheter med gas- och kemiska fyllmedel blev det uppenbart att dess prestanda har många nackdelar. Och detta är inte att nämna det faktum att rubinlasern är en av de svåraste när det gäller tillverkning. När dess arbetsegenskaper ökar ökar också kraven på de element som utgör strukturen. Följaktligen ökar också kostnaden för anordningen. Utvecklingen av rubinkristalllasermodeller har dock sina egna skäl, bland annat relaterade till de unika egenskaperna hos ett aktivt medium i fast tillstånd.
