De første laserne dukket opp for flere tiår siden, og den dag i dag markedsføres dette segmentet av de største selskapene. Utviklere får flere og flere nye funksjoner i utstyret, slik at brukerne kan bruke det mer effektivt i praksis.
Rubylaseren i solid tilstand regnes ikke som en av de mest lovende enhetene av denne typen, men på tross av alle mangler finner den fortsatt nisjer i drift.
Generell informasjon
Rubylasere tilhører kategorien solid state-enheter. Sammenlignet med kjemiske og gass-motstykker, har de lavere effekt. Dette forklares av forskjellen i egenskapene til elementene, på grunn av hvilken stråling er gitt. For eksempel er de samme kjemiske laserne i stand til å generere lysstrømmer med en effekt på hundrevis av kilowatt. Blant funksjonene som skiller rubinlaseren er en høy grad av monokromaticitet, samt koherens av stråling. I tillegg gir noen modeller en økt konsentrasjon av lysenergi i rommet, noe som er nok for termonukleær fusjon ved å varme opp plasmaet med en stråle.
Som navnet tilsier, idet aktive mediet til laseren er en rubinkrystall, presentert i form av en sylinder. I dette tilfellet er endene av stangen polert på en spesiell måte. For at rubinlaseren skal gi maksimal strålingsenergi for den, behandles sidene av krystallen til en planparallell posisjon er nådd i forhold til hverandre. Samtidig må endene være vinkelrett på elementets akse. I noen tilfeller er endene, som fungerer som speil på en eller annen måte, i tillegg dekket med en dielektrisk film eller et lag sølv.
Rubylaserenhet
Enheten inkluderer et kammer med en resonator, samt en energikilde som eksiterer krystallens atomer. En xenon-blitslampe kan brukes som blitsaktivator. Lyskilden er plassert langs en akse av resonatoren med en sylindrisk form. På den andre aksen er rubinelementet. Som regel brukes stenger med lengde 2-25 cm.
Resonatoren leder nesten alt lyset fra lampen til krystallen. Det skal bemerkes at ikke alle xenonlamper er i stand til å fungere ved forhøyede temperaturer, som er nødvendige for optisk pumping av krystallen. Av denne grunn er rubinlaserenheten, som inkluderer xenon-lyskilder, designet for kontinuerlig drift, som også kalles pulsert. Når det gjelder stangen, er den vanligvis laget av kunstig safir, som kan modifiseres tilsvarende for å oppfylle ytelseskravene forlaser.
Laserprinsipp
Når enheten aktiveres ved å slå på lampen, oppstår en inversjonseffekt med en økning i nivået av kromioner i krystallen, som et resultat av at det begynner en skredøkning i antall utsendte fotoner. I dette tilfellet observeres tilbakemelding på resonatoren, som leveres av speilflater i endene av den solide stangen. Slik genereres en snevert rettet flyt.
Pulsvarigheten overstiger som regel ikke 0,0001 s, som er kortere sammenlignet med varigheten av en neonblits. Pulsenergien til en rubinlaser er 1 J. Som i tilfellet med gassenheter, er prinsippet for drift av en rubinlaser også basert på tilbakemeldingseffekten. Dette betyr at intensiteten til lysfluksen begynner å opprettholdes ved at speilene samhandler med den optiske resonatoren.
Lasermodi
Oftest brukes en laser med rubinstav i modusen for dannelse av de nevnte pulsene med en millisekundverdi. For å oppnå lengre aktive tider øker teknologiene den optiske pumpeenergien. Dette gjøres ved bruk av kraftige blitslamper. Siden pulsvekstfeltet, på grunn av tidspunktet for dannelsen av en elektrisk ladning i en blitslampe, er preget av en flathet, starter driften av rubinlaseren med en viss forsinkelse i øyeblikkene når antallet aktive elementer overstiger terskelverdier.
Noen ganger er det ogsåforstyrrelse av impulsgenerering. Slike fenomener observeres med visse intervaller etter en reduksjon i effektindikatorer, det vil si når kraftpotensialet faller under terskelverdien. Rubinlaseren kan teoretisk operere i en kontinuerlig modus, men slik operasjon krever bruk av kraftigere lamper i designet. Faktisk, i dette tilfellet, står utviklere overfor de samme problemene som når de lager gasslasere - uhensiktsmessigheten av å bruke en elementbase med forbedrede egenskaper og som et resultat begrenser enhetens funksjoner.
Visninger
Fordelene med tilbakemeldingseffekten er mest utt alt i lasere med ikke-resonant kobling. I slike design brukes i tillegg et spredningselement, som gjør det mulig å utstråle et kontinuerlig frekvensspektrum. En Q-switched rubinlaser brukes også - designet inkluderer to stenger, avkjølt og ukjølt. Temperaturforskjellen tillater dannelse av to laserstråler, som er separert av bølgelengde til ångstrøm. Disse strålene skinner gjennom en pulserende utladning, og vinkelen som dannes av vektorene deres avviker med en liten verdi.
Hvor brukes rubin-laseren?
Slike lasere er preget av lav effektivitet, men de utmerker seg ved termisk stabilitet. Disse egenskapene bestemmer retningene for praktisk bruk av lasere. I dag brukes de til å lage holografi, så vel som i bransjer der det er påkrevd å utføre operasjonerslå hull. Slike enheter brukes også i sveiseoperasjoner. For eksempel ved produksjon av elektroniske systemer for teknisk støtte for satellittkommunikasjon. Rubinlaseren har også funnet sin plass i medisinen. Anvendelsen av teknologi i denne industrien skyldes igjen muligheten for høypresisjonsbehandling. Slike lasere brukes som erstatning for sterile skalpeller, og muliggjør mikrokirurgiske operasjoner.
Konklusjon
En laser med et rubinaktivt medium ble på en gang det første operativsystemet av denne typen. Men med utviklingen av alternative enheter med gass og kjemiske fyllstoffer, ble det åpenbart at ytelsen har mange ulemper. Og dette er ikke å nevne det faktum at rubinlaseren er en av de vanskeligste når det gjelder produksjon. Ettersom arbeidsegenskapene øker, øker også kravene til elementene som utgjør strukturen. Følgelig øker også kostnaden for enheten. Utviklingen av rubinkrystalllasermodeller har imidlertid sine egne årsaker, blant annet knyttet til de unike egenskapene til et solid-state aktivt medium.
