115 mm rubino lazdelė: pailginto ilgio kristalas patobulintoms impulsinėms lazerinėms sistemoms
Detali schema


Apžvalga
115 mm rubino lazdelė yra didelio našumo, ilgesnio ilgio lazerinis kristalas, skirtas impulsinėms kietojo kūno lazerių sistemoms. Pagaminta iš sintetinio rubino – aliuminio oksido matricos (Al₂O₃), praturtintos chromo jonais (Cr³⁺), – rubino lazdelė pasižymi pastoviu veikimu, puikiu šilumos laidumu ir patikima emisija esant 694,3 nm bangos ilgiui. Padidintas 115 mm rubino lazdelės ilgis, palyginti su standartiniais modeliais, padidina stiprinimą, leidžia kaupti didesnį energijos kiekį vienam impulsui ir pagerinti bendrą lazerio efektyvumą.
Rubino lazdelė, žinoma dėl savo skaidrumo, kietumo ir spektrinių savybių, išlieka vertinga lazerio medžiaga mokslo, pramonės ir švietimo sektoriuose. 115 mm ilgis užtikrina geresnę optinę absorbciją pumpavimo metu, todėl raudonas lazeris skleidžia ryškesnį ir galingesnį spinduliavimą. Tiek pažangiose laboratorinėse sistemose, tiek originalios įrangos gamintojų sistemose rubino lazdelė yra patikima lazerio terpė, užtikrinanti kontroliuojamą, didelio intensyvumo spinduliavimą.
Gamyba ir kristalų inžinerija
Rubino strypo gamybai naudojamas kontroliuojamas monokristalo auginimas, naudojant Czochralski techniką. Šiuo metodu safyro užsandarintas kristalas panardinamas į išlydytą labai gryno aliuminio oksido ir chromo oksido mišinį. Luitas lėtai traukiamas ir sukamas, kad susidarytų nepriekaištingas, optiškai vienodas rubino luitas. Tada rubino strypas ištraukiamas, suformuojamas iki 115 mm ilgio ir supjaustomas tiksliais matmenimis, atsižvelgiant į optinės sistemos reikalavimus.
Kiekvieno rubino strypo cilindrinis paviršius ir galiniai paviršiai kruopščiai poliruojami. Šie paviršiai apdirbami iki lazerio lygio lygaus paviršiaus ir paprastai padengiami dielektrinėmis dangomis. Ant vieno rubino strypo galo užtepama didelio atspindžio (HR) danga, o kitas galas, priklausomai nuo sistemos konstrukcijos, apdorojamas dalinio perdavimo išvesties jungikliu (OC) arba antirefleksine (AR) danga. Šios dangos yra gyvybiškai svarbios norint maksimaliai padidinti vidinį fotonų atspindį ir sumažinti energijos nuostolius.
Rubino lazdelėje esantys chromo jonai sugeria pulsuojančią šviesą, ypač melsvai žalioje spektro dalyje. Sužadinti šie jonai pereina į metastabilius energijos lygmenis. Stimuliuotos emisijos metu rubino lazdelė skleidžia koherentinę raudoną lazerio šviesą. Ilgesnė 115 mm rubino lazdelės geometrija suteikia ilgesnį kelio ilgį fotonų stiprinimui, o tai yra labai svarbu impulsų kaupimo ir stiprinimo sistemose.
Pagrindinės programos
Rubino strypai, žinomi dėl išskirtinio kietumo, šilumos laidumo ir optinio skaidrumo, yra plačiai naudojami didelio tikslumo pramonėje ir moksle. Rubino strypai, daugiausia sudaryti iš monokristalio aliuminio oksido (Al₂O₃), legiruoto nedideliu kiekiu chromo (Cr³⁺), pasižymi puikiu mechaniniu stiprumu ir unikaliomis optinėmis savybėmis, todėl jie yra nepakeičiami įvairiose pažangiose technologijose.
1.Lazerinė technologija
Vienas reikšmingiausių rubino strypų panaudojimo būdų yra kietojo kūno lazeriai. Rubino lazeriai, kurie buvo vieni pirmųjų kada nors sukurtų lazerių, kaip stiprinimo terpę naudoja sintetinius rubino kristalus. Optiškai kaupinami (paprastai naudojant blykstės lempas), šie strypai skleidžia koherentinę raudoną šviesą, kurios bangos ilgis yra 694,3 nm. Nepaisant naujesnių lazerinių medžiagų, rubino lazeriai vis dar naudojami tose srityse, kur labai svarbi ilga impulso trukmė ir stabilus išėjimas, pavyzdžiui, holografijoje, dermatologijoje (tatuiruočių šalinimui) ir moksliniuose eksperimentuose.
2.Optiniai prietaisai
Dėl puikaus šviesos pralaidumo ir atsparumo įbrėžimams rubino strypai dažnai naudojami tiksliuose optiniuose prietaisuose. Jų patvarumas užtikrina ilgalaikį veikimą atšiauriomis sąlygomis. Šie strypai gali būti naudojami kaip spindulių daliklių, optinių izoliatorių ir didelio tikslumo fotoninių prietaisų komponentai.
3.Didelio dilimo komponentai
Mechaninėse ir metrologijos sistemose rubino strypai naudojami kaip atsparūs dilimui elementai. Jie dažniausiai randami laikrodžių guoliuose, tiksliuose matuokliuose ir srauto matuokliuose, kur reikalingas pastovus veikimas ir matmenų stabilumas. Didelis rubino kietumas (9 pagal Moso skalę) leidžia jam atlaikyti ilgalaikę trintį ir slėgį be degradacijos.
4.Medicininė ir analitinė įranga
Rubino strypai kartais naudojami specializuotuose medicinos prietaisuose ir analitiniuose instrumentuose. Dėl savo biologinio suderinamumo ir inertiškumo jie tinkami sąlyčiui su jautriais audiniais ar cheminėmis medžiagomis. Laboratorinėse sistemose rubino strypai gali būti naudojami didelio našumo matavimo zonduose ir jutimo sistemose.
5.Moksliniai tyrimai
Fizikoje ir medžiagų moksle rubino strypai naudojami kaip etaloninės medžiagos kalibruojant prietaisus, tiriant optines savybes arba kaip slėgio indikatoriai deimantų priekalų ląstelėse. Jų fluorescencija tam tikromis sąlygomis padeda tyrėjams analizuoti įtempių ir temperatūros pasiskirstymą įvairiose aplinkose.
Apibendrinant galima teigti, kad rubino strypai ir toliau yra esminė medžiaga įvairiose pramonės šakose, kuriose tikslumas, patvarumas ir optinės savybės yra svarbiausios. Tobulėjant medžiagų mokslui, nuolat ieškoma naujų rubino strypų panaudojimo būdų, užtikrinant jų aktualumą ateities technologijose.
Pagrindinė specifikacija
Nekilnojamasis turtas | Vertė |
---|---|
Cheminė formulė | Cr³⁺:Al₂O₃ |
Kristalų sistema | Trigoninis |
Vieneto langelio matmenys (šešiakampiai) | a = 4,785 Åc = 12,99 Å |
Rentgeno spindulių tankis | 3,98 g/cm³ |
Lydymosi temperatūra | 2040 °C |
Šiluminis plėtimasis esant 323 K temperatūrai | Statmenai c ašiai: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Lygiagrečiai c ašiai: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
Šilumos laidumas esant 300 K temperatūrai | 28 W/m·K |
Kietumas | Moso skalė: 9, Knopo skalė: 2000 kg/mm² |
Youngo modulis | 345 GPa |
Savitoji šiluma esant 291 K | 761 J/kg·K |
Šiluminio įtempio atsparumo parametras (Rₜ) | 34 W/cm² |
Dažnai užduodami klausimai (DUK)
1 klausimas: Kodėl verta rinktis 115 mm rubino lazdą, o ne trumpesnę?
Ilgesnis rubino strypas suteikia daugiau tūrio energijos kaupimui ir ilgesnę sąveikos trukmę, todėl padidėja pelnas ir pagerėja energijos perdavimas.
2 klausimas: Ar rubino lazdelė tinka Q perjungimui?
Taip. Rubino lazdelė gerai veikia su pasyviomis arba aktyviomis Q perjungimo sistemomis ir tinkamai sulygiuota sukuria stiprius impulsinius išėjimus.
3 klausimas: Kokį temperatūros diapazoną rubino lazdelė gali toleruoti?
Rubino strypas yra termiškai stabilus iki kelių šimtų laipsnių Celsijaus. Tačiau lazerio veikimo metu rekomenduojamos šilumos valdymo sistemos.
4 klausimas: Kaip dangos veikia rubino lazdelės savybes?
Aukštos kokybės dangos pagerina lazerio efektyvumą, sumažindamos atspindžio nuostolius. Netinkama danga gali pažeisti lazerio spindulį arba sumažinti jo stiprinimą.
5 klausimas: Ar 115 mm rubino strypas yra sunkesnis ar trapesnis nei trumpesni strypai?
Nors šiek tiek sunkesnis, rubino strypas išlaiko puikų mechaninį atsparumą. Kietumu jis nusileidžia tik deimantui ir yra gerai atsparus įbrėžimams ar terminiam smūgiui.
6 klausimas: Kokie siurblio šaltiniai geriausiai veikia su rubino lazdele?
Tradiciškai naudojamos ksenoninės blykstės. Modernesnėse sistemose gali būti naudojami galingi šviesos diodai arba diodų kaupinami dažnio dvigubinimo žali lazeriai.
7 klausimas: Kaip reikėtų laikyti arba prižiūrėti rubino lazdelę?
Rubino lazdelę laikykite dulkių neturinčioje, antistatinėje aplinkoje. Venkite tiesiogiai liesti padengtų paviršių ir valymui naudokite neabrazyvines šluostes arba lęšių valymo servetėlę.
8 klausimas: Ar rubino lazdelę galima integruoti į šiuolaikinius rezonatorių dizainus?
Be abejo. Rubino lazdelė, nepaisant savo istorinių šaknų, vis dar plačiai integruojama į tyrimų ir komercinės paskirties optines ertmes.
9 klausimas: Koks yra 115 mm rubino strypo tarnavimo laikas?
Tinkamai eksploatuojant ir prižiūrint, rubino lazdelė gali patikimai veikti tūkstančius valandų nepablogėjus našumui.
10 klausimas: Ar rubino lazdelė atspari optiniams pažeidimams?
Taip, bet svarbu neviršyti dangų pažeidimo ribos. Tinkamas išlyginimas ir terminis reguliavimas išsaugo eksploatacines savybes ir apsaugo nuo įtrūkimų.