Rubid laser: principiul de funcționare

Primele lasere au apărut cu câteva decenii în urmă, iar până în prezent acest segment este promovat de cele mai mari companii. Dezvoltatorii primesc toate noile calități ale echipamentelor, permițând utilizatorilor să o utilizeze mai eficient în practică.

Solid State Laser Ruby nu este considerat unul dintre dispozitivele cele mai promițătoare de acest tip, dar pentru toate neajunsurile sale, el încă găsește nișe în funcționare.

Informații generale

Rubber laserele sunt clasificate ca dispozitive solid-state. În comparație cu analogii chimici și cu gaz, ei au mai puțină putere. Acest lucru se explică prin diferența dintre caracteristicile elementelor, datorită cărora se oferă radiații. De exemplu, aceleași lasere chimice sunt capabile să genereze fluxuri de lumină de sute de kilowați. Printre caracteristicile care disting laserul rubinic, există un grad ridicat de monochromaticitate, precum și coerența radiației. În plus, unele modele dau o concentrație crescută de energie luminoasă în spațiu, care este suficientă pentru realizarea fuziunii termonucleare prin încălzirea plasmei cu un fascicul.

După cum sugerează și numele, cristalul rubin acționează ca mediu activ al laserului, reprezentat sub forma unui cilindru. la acest lucru se încheie Tija este lustruită într-un mod special. Pentru ca un laser rubinic să poată furniza energia maximă posibilă pentru radiație, laturile cristalului sunt procesate până când poziția plană-paralelă este atinsă una față de cealaltă. În același timp, capetele trebuie să fie perpendiculare pe axa elementului. În unele cazuri, capetele, care sunt într-o oarecare măsură oglinzi, sunt acoperite suplimentar cu un film dielectric sau cu un strat de argint.

Dispozitivul cu laser de rubin

Dispozitivul include o cameră cu un rezonator, precum și o sursă de energie care excită atomii de cristal. Ca activator de bliț, poate fi utilizată o lampă cu xenon. Sursa de lumină este situată de-a lungul unei axe a rezonatorului, care are o formă cilindrică. Pe cealaltă axă există un element rubinic. De regulă, se folosesc tije cu lungimea de 2-25 cm.

Rezonatorul aproape toată lumina de la lampă trimite către cristal. Trebuie remarcat faptul că în condițiile temperaturilor ridicate, care sunt necesare pentru pomparea optică a unui cristal, nu toate lămpi cu xenon. Din acest motiv, dispozitivul laser rubinic, care include surse de lumină pe bază de xenon, este calculat pentru un mod continuu de funcționare, care este numit și impuls. În ceea ce privește tijă, este de obicei făcută din safir artificial, care poate fi modificat în mod corespunzător pentru cerințele operaționale ale laserului.

Principiul funcționării cu laser

Atunci când dispozitivul este activat prin pornirea lămpii, se produce un efect de inversiune cu o creștere a nivelului de ioni de crom în cristal, în urma cărora începe o creștere a avalanșei numărului de fotoni emise. În acest caz, se observă o relație inversă pe rezonator, asigurată de suprafețele oglinzilor la capetele tijei solide. Acesta este modul în care se dezvoltă fluxul îngust.

Durata pulsului, de regulă, nu depășește 0,0001 s, ceea ce este mai scurt în comparație cu durata acțiunii blițului de neon. Energia pulsului unui laser rubinic este de 1 J. Ca și în cazul dispozitivelor cu gaz, principiul funcționării unui laser rubinic se bazează, de asemenea, pe efectul de feedback. Aceasta înseamnă că intensitatea fluxului de lumină începe să fie susținută de oglinzi care interacționează cu rezonatorul optic.

Moduri de operare laser

Cel mai adesea, un laser cu o tijă rubinică este utilizat în modul de formare a impulsurilor menționate în dimensiune în milisecunde. Pentru a realiza un timp mai lung de activitate, tehnologii cresc energia pompelor optice. Acest lucru se face prin utilizarea lămpilor puternice de impuls. Deoarece câmpul de creștere a impulsurilor datorat momentului de formare a sarcinii electrice în lampa flash este caracterizat de flatness, lucrarea laserului rubin începe cu o anumită întârziere în momentele când numărul de elemente active depășește valorile de prag.

Uneori există, de asemenea, întreruperi în generarea de impulsuri. Astfel de fenomene sunt observate la anumite intervale după o scădere a indicatorilor de putere, adică atunci când potențialul de putere scade sub o valoare de prag. Teoretic, un laser rubin poate funcționa într-un mod continuu, dar o astfel de operațiune necesită utilizarea unor lămpi mai puternice în proiectare. De fapt, în acest caz, dezvoltatorii se confruntă cu aceleași probleme ca la crearea laserelor de gaz - inexpediența utilizării unei baze de elemente cu caracteristici crescute și, prin urmare, limitarea capacităților dispozitivului.

tipuri

Utilitatea efectului de feedback este cel mai pronunțat la laserele cu cuplare nerezonantă. În astfel de construcții, se aplică suplimentar un element de împrăștiere, care permite radiația unui spectru de frecvență continuă. Se utilizează de asemenea un laser rubinic cu un factor Q modulat - structura acestuia include două tije, răcite și răcite. Diferența de temperatură face posibilă formarea a două fascicule laser, care sunt separate de-a lungul lungimii de undă de angstromuri. Aceste raze strălucesc prin descărcarea prin impulsuri, iar unghiul format de vectorii lor diferă cu o valoare mică.

Unde este folosit laserul rubinic?

Aceste lasere sunt caracterizate printr-un coeficient scăzut de eficiență, dar diferă în stabilitatea termică. Aceste calități determină direcțiile de utilizare practică a laserelor. Astăzi, ele sunt utilizate în crearea holografiei, precum și în industriile în care este necesară efectuarea operațiunilor de perforare pentru găuri de mare precizie. Utilizați astfel de dispozitive în operațiile de sudură. De exemplu, la fabricarea sistemelor electronice pentru suportul tehnic al comunicațiilor prin satelit. În medicină, un laser de rubin, de asemenea, și-a găsit locul. Aplicarea tehnologiei în această industrie este din nou explicată de posibilitatea prelucrării de înaltă precizie. Aceste lasere sunt folosite ca înlocuitori pentru scalpele sterile, care permit efectuarea operațiilor microchirurgicale.

concluzie

Laserul cu un mediu activ rubin a fost odată primul sistem de operare de acest tip. Dar, ca dezvoltarea de dispozitive alternative cu umpluturi de gaze și chimice, a devenit evident că performanțele sale au multe dezavantaje. Și nu trebuie menționat că laserul rubin este unul dintre cele mai dificile din punct de vedere al producției. Pe măsură ce proprietățile sale de lucru cresc, la fel și cerința pentru elementele care alcătuiesc structura. În consecință, costul dispozitivului crește, de asemenea. Totuși, dezvoltarea de modele de lasere bazate pe un cristal de rubin are bazele sale, legate, printre altele, de calitățile unice ale unui mediu activ solid-state.