Primele lasere au apărut cu câteva decenii în urmă, iar până astăzi acest segment este promovat de cele mai mari companii. Dezvoltatorii primesc din ce în ce mai multe funcții noi ale echipamentului, permițând utilizatorilor să le folosească mai eficient în practică.
Laserul cu rubin în stare solidă nu este considerat unul dintre cele mai promițătoare dispozitive de acest tip, dar cu toate deficiențele sale, încă mai găsește nișe în funcțiune.
Informații generale
Laserele Ruby aparțin categoriei dispozitivelor cu stare solidă. În comparație cu omologii din chimie și gaze, au o putere mai mică. Acest lucru se explică prin diferența dintre caracteristicile elementelor, datorită cărora este furnizată radiația. De exemplu, aceleași lasere chimice sunt capabile să genereze fluxuri de lumină cu o putere de sute de kilowați. Printre caracteristicile care disting laserul rubin se numără un grad ridicat de monocromaticitate, precum și coerența radiațiilor. În plus, unele modele oferă o concentrație crescută de energie luminoasă în spațiu, care este suficientă pentru fuziunea termonucleară prin încălzirea plasmei cu un fascicul.
După cum sugerează și numele, înMediul activ al laserului este un cristal de rubin, prezentat sub forma unui cilindru. În acest caz, capetele tijei sunt lustruite în mod special. Pentru ca laserul rubin să furnizeze energia de radiație maximă posibilă pentru acesta, părțile laterale ale cristalului sunt procesate până când se ajunge la o poziție plan-paralelă una față de alta. În același timp, capetele trebuie să fie perpendiculare pe axa elementului. În unele cazuri, capetele, care acționează ca oglinzi într-un fel, sunt acoperite suplimentar cu o peliculă dielectrică sau un strat de argint.
Dispozitiv cu laser Ruby
Dispozitivul include o cameră cu rezonator, precum și o sursă de energie care excită atomii cristalului. O lampă bliț cu xenon poate fi folosită ca activator de bliț. Sursa de lumină este situată de-a lungul unei axe a rezonatorului având o formă cilindrică. Pe ceal altă axă se află elementul rubin. De regulă, se folosesc tije cu lungimea de 2-25 cm.
Rezonatorul direcționează aproape toată lumina de la lampă către cristal. Trebuie remarcat faptul că nu toate lămpile cu xenon sunt capabile să funcționeze la temperaturi ridicate, care sunt necesare pentru pomparea optică a cristalului. Din acest motiv, dispozitivul cu laser rubin, care include surse de lumină xenon, este proiectat pentru funcționare continuă, care se mai numește și pulsat. În ceea ce privește tija, aceasta este de obicei realizată din safir artificial, care poate fi modificat în consecință pentru a îndeplini cerințele de performanță pentrulaser.
Principiul laserului
Când dispozitivul este activat prin aprinderea lămpii, apare un efect de inversare cu creșterea nivelului ionilor de crom din cristal, în urma căruia începe o creștere a avalanșă a numărului de fotoni emiși. În acest caz, feedback-ul este observat pe rezonator, care este furnizat de suprafețele oglinzilor de la capetele tijei solide. Acesta este modul în care se generează un flux direcționat îngust.
Durata pulsului, de regulă, nu depășește 0,0001 s, ceea ce este mai scurt în comparație cu durata unui bliț de neon. Energia pulsului unui laser rubin este de 1 J. Ca și în cazul dispozitivelor cu gaz, principiul de funcționare al unui laser rubin se bazează și pe efectul de feedback. Aceasta înseamnă că intensitatea fluxului luminos începe să fie menținută de oglinzile care interacționează cu rezonatorul optic.
Moduri laser
Cel mai adesea, un laser cu o tijă de rubin este utilizat în modul de formare a impulsurilor menționate cu o valoare în milisecunde. Pentru a obține timpi activi mai mari, tehnologiile cresc energia optică de pompare. Acest lucru se realizează prin utilizarea unor lămpi puternice cu blitz. Deoarece câmpul de creștere a pulsului, din cauza timpului de formare a unei sarcini electrice într-o lampă blitz, este caracterizat de o planeitate, funcționarea laserului rubin începe cu o oarecare întârziere în momentele în care numărul de elemente active depășește valori de prag.
Uneori există șiperturbarea generarii impulsurilor. Astfel de fenomene se observă la anumite intervale după o scădere a indicatorilor de putere, adică atunci când potențialul de putere scade sub valoarea pragului. Laserul rubin poate funcționa teoretic într-un mod continuu, dar o astfel de operare necesită utilizarea de lămpi mai puternice în proiectare. De fapt, în acest caz, dezvoltatorii se confruntă cu aceleași probleme ca atunci când creează lasere cu gaz - inadecvarea utilizării unei baze de elemente cu caracteristici îmbunătățite și, ca urmare, limitarea capacităților dispozitivului.
Vizualizări
Beneficiile efectului de feedback sunt cele mai pronunțate la laserele cu cuplare nerezonantă. În astfel de modele, este utilizat suplimentar un element de împrăștiere, ceea ce face posibilă radiarea unui spectru de frecvență continuu. Se folosește și un laser rubin cu comutare Q - designul său include două tije, răcite și nerăcite. Diferența de temperatură permite formarea a două fascicule laser, care sunt separate prin lungime de undă în angstromi. Aceste fascicule strălucesc printr-o descărcare pulsată, iar unghiul format de vectorii lor diferă cu o valoare mică.
Unde se folosește laserul cu rubin?
Asemenea lasere se caracterizează printr-o eficiență scăzută, dar se disting prin stabilitate termică. Aceste calități determină direcțiile de utilizare practică a laserelor. Astăzi sunt utilizate în crearea de holografie, precum și în industriile în care este necesar să se efectueze operațiuni.perforarea găurilor. Astfel de dispozitive sunt utilizate și în operațiunile de sudare. De exemplu, în fabricarea sistemelor electronice pentru suportul tehnic al comunicațiilor prin satelit. Laserul cu rubin și-a găsit locul și în medicină. Aplicarea tehnologiei în această industrie se datorează din nou posibilității de prelucrare de în altă precizie. Astfel de lasere sunt folosite ca înlocuitor pentru bisturiile sterile, permițând operații de microchirurgie.
Concluzie
Un laser cu un mediu activ rubin a devenit la un moment dat primul sistem de operare de acest tip. Dar odată cu dezvoltarea dispozitivelor alternative cu umpluturi cu gaz și chimice, a devenit evident că performanța sa are multe dezavantaje. Și asta nu mai vorbim de faptul că laserul rubin este unul dintre cele mai dificile din punct de vedere al producției. Pe măsură ce proprietățile sale de lucru cresc, cresc și cerințele pentru elementele care alcătuiesc structura. În consecință, costul dispozitivului crește și el. Cu toate acestea, dezvoltarea modelelor laser cu cristal de rubin are propriile sale motive, legate, printre altele, de calitățile unice ale unui mediu activ în stare solidă.
