Przemysłowe zastosowanie kamieni szlachetnych uprawianych w laboratorium - pręty laserowe Ruby

Przemysłowe zastosowanie kamieni szlachetnych uprawianych w laboratorium - pręty laserowe Ruby

Wkrótce po zaproponowaniu pomysłu na laser, rubiny zostały po raz pierwszy wykorzystane do wykonania pierwszego na świecie lasera.i około 0Cr3+ zastępuje pozycję Al3+ w krysztale, a optycznie należy do negatywnego kryształu jednosiadowego.5 cm do 2 cm średnicy i 4 cm do 16 cm długościW zależności od stężenia dopingu Cr w sztabce może wyglądać jak bardzo jasnobrązowa szklana pręta lub bardzo głęboko czerwonawo-brązowy kolor.Pod wpływem promieniowania lampy Xe (ksenonowej), elektrony pierwotnie znajdujące się w stanie podstawowym E1 w krysztale rubinu absorbują fotony emitowane przez lampę Xe i są pobudzane do poziomu energii E3.

Średni czas życia cząstek na poziomie energii E3 jest bardzo krótki (około 10-9 sekund).Czas życia elektronów na poziomie energii E2 jest bardzo długiDlatego duża liczba cząstek gromadzi się na poziomie energii E2, tworząc odwrotność liczby cząstek między E2 a E1.kryształ ma efekt wzmacniający na fotony o częstotliwości ν spełniającej hν=E2 - E1Kiedy wzrost G jest wystarczająco duży, aby spełnić warunek progu, w niektórych końcach lusterka występuje wyjście laserowe 694,3 nm.

Chociaż wydajność lasera rubinowego nie jest wysoka, tylko 0,1%, i generuje ciemnobrązowe światło 694,3 nm, ze względu na jego niezwykle prostą i reprezentatywną strukturę,który jest zgodny ze strukturą obecnie najczęściej stosowanego lasera YAG, a poziom energii (system 3 poziomów) jest prostszy, łatwiejszy do analizy i zrozumienia.Może łatwo przebić się przez żelazną warstwę i odbijać się od powierzchni Księżyca, aby być wykryte.Te lasery były szeroko stosowane w maszynach do cięcia laserowego i maszynach do wiercenia przed wynalezieniem znacznie bardziej wydajnych prętów laserowych YAG (1%-3%),i wiele nieśmiertelnych broni wojskowej również przyjęły mniejsze rubinowe pręty.

Jeden kryształ rubinu ma wysoką wytrzymałość, wielką twardość, gOdporność na zużycie, doskonałaprzewodność cieplna, niewielki współczynnik rozszerzenia, wyjątkowa stabilność termiczna, odporność na wysokie temperatury, odporność na korozję i wysokie właściwości dielektryczne.Ma wysoki współczynnik przepuszczalności w szerokim zakresie widmowym (250-5500 nm)Jest on szeroko stosowany w produkcji szyb laserowych o wysokiej mocy, okien podczerwonych i okien wielospektralnych o różnych kształtach i specyfikacjach,a także w dziedzinie zaawansowanych technologii, takich jak maszyny rakietowe., lusterka przenoszące światło, soczewki optyczne i ostrza chirurgiczne.

Narodziny rubinowego lasera

Rubinowy laser powstał w 1960 roku w Hughes Research Laboratories w Stanach Zjednoczonych.gdzie fizyk Theodore Maiman prowadził badania nad wzmocnieniem promieniowania mikrofalowego poprzez stymulowaną emisjęW tym czasie naukowcy mieli już pewne zrozumienie poziomu energii atomowej i zasad stymulowanej emisji.Zastosowanie tych teorii do zakresu częstotliwości optycznych w celu uzyskania źródła światła o wysokiej intensywności i spójności pozostało dużym wyzwaniem.

Maiman zwrócił uwagę na kryształy rubinu.Jego wyjątkowa struktura kryształowa i właściwości poziomu energii uczyniły go idealnym kandydatem do wytwarzania światła laserowegoMaiman pokrył oba końce pręta rubinowego srebrem, aby służyły jako lustra w rezonującej jamie optycznej.

Kiedy latarka emitowała intensywne światło, jony chromu w rubinie wchłaniały energię i przechodziły z stanu podstawowego do stanu podnieconego.,Zaczęły być stymulowane emisją, uwalniając czerwone fotony o długości fali 694,3 nanometra.stymulowanie dodatkowych jonów chromu do emitowania identycznych fotonówTa reakcja łańcuchowa wytworzyła potężny, wysoko ukierunkowany i spójny wiązek światła laserowego.

W ten sposób powstał pierwszy na świecie rubinowy laser, którego jaskrawo-czerwona wiązka przenikała ciemność jak świt nowej technologicznej obietnicy, zapoczątkowując erę lasera.

Zasada działania lasera

Z mechaniki kwantowej wiadomo, że energia atomu oparta na elektronach znajdujących się poza jądrem jest niespójna i dzieli się na poszczególne poziomy energii.,Jeśli foton (promienka światła) o odpowiedniej energii zostanie napromieniowany na atom w stanie podnieconym,atom spadnie do niższego poziomu energii i wyemituje drugi foton dokładnie taki sam jak pierwszy.
 

W laserze pomiędzy dwoma lustrami umieszczane są cząstki ziem rzadkich (substancje zyskujące).Fotony wytwarzane przez pobudzone promieniowanie rozprzestrzeniają się między lustrami i działają jako pobudzone źródła promieniowania, generując nowe fotonyW ten sposób laser może być produkowany nieprzerwanie. i na podstawie tego, fotony produkowane przez laser są wszystkie takie same, mają taką samą energię, kierunek i fazę.

Głęboki wpływ rubinowego lasera

Pojawienie się rubinowego lasera wywołało wstrząs wśród naukowców i technologów, zapewniając niezwykłe narzędzia do badań w takich dziedzinach jak fizyka, chemia i biologia.Zdolność lasera do generowania wysokiej energii, ściśle skupione belki zrewolucjonizowały procesy przemysłowe, takie jak cięcie, spawanie i wiercenie, znacznie poprawiając wydajność i precyzję.

W dziedzinie medycyny chirurgia laserowa stała się powszechną praktyką, zwłaszcza w okulistyce i zabiegach kosmetycznych, oferując pacjentom mniejsze obrażenia i szybsze powroty do zdrowia.Wysoka częstotliwość i szerokość pasma światła laserowego stworzyły podstawy technologii światłowodowej, umożliwiając szybszą i dalszą transmisję informacji, przybliżając koncepcję "globalnej wioski" do rzeczywistości.

W dziedzinie wojskowej, rozwój broni laserowej stał się kluczowym celem wielu narodów.i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne sugerują, że mogą odgrywać kluczową rolę w przyszłych wojnach..

Powiązane zalecenia dotyczące produktów

Syntetyczne pręty rubinowe Cr:Al2O3 Dostępne w długości 2 mm/4 mm Dia10mm/20mm