115 mm rubinasta palica: kristal podaljšane dolžine za izboljšane impulzne laserske sisteme
Podroben diagram


Pregled
115-milimetrska rubinasta palica je visokozmogljiv laserski kristal s podaljšano dolžino, zasnovan za pulzne trdno-telesne laserske sisteme. Izdelana je iz sintetičnega rubina – matrice aluminijevega oksida (Al₂O₃), prepojene z ioni kroma (Cr³⁺) – in ponuja dosledno delovanje, odlično toplotno prevodnost in zanesljivo emisijo pri 694,3 nm. Povečana dolžina 115-milimetrske rubinaste palice v primerjavi s standardnimi modeli povečuje ojačanje, kar omogoča večje shranjevanje energije na impulz in izboljšano splošno učinkovitost laserja.
Rubinasta palica, znana po svoji jasnosti, trdoti in spektralnih lastnostih, ostaja cenjen laserski material v znanstvenem, industrijskem in izobraževalnem sektorju. Dolžina 115 mm omogoča vrhunsko optično absorpcijo med črpanjem, kar se prevede v svetlejši in močnejši rdeči laserski izhod. Ne glede na to, ali gre za napredne laboratorijske nastavitve ali sisteme proizvajalcev originalne opreme, se rubinasta palica izkaže za zanesljiv laserski medij za nadzorovan, visokointenziven izhod.
Izdelava in kristalno inženirstvo
Izdelava rubinaste palice vključuje nadzorovano rast monokristalov z uporabo Czochralskega postopka. Pri tej metodi se semenski kristal safirja potopi v staljeno mešanico visoko čistega aluminijevega oksida in kromovega oksida. Krogla se počasi izvleče in vrti, da se oblikuje brezhiben, optično enakomeren rubinast ingot. Rubinasta palica se nato izvleče, oblikuje na dolžino 115 mm in razreže na natančne dimenzije glede na zahteve optičnega sistema.
Vsaka rubinasta palica je na svoji valjasti površini in čelnih ploskvah natančno polirana. Te ploskve so obdelane do laserske ravnine in običajno prejmejo dielektrične prevleke. Na en konec rubinaste palice je nanesen visokoodbojni (HR) premaz, drugi pa je obdelan z delnim prenosnim izhodnim sklopnikom (OC) ali antirefleksnim (AR) premazom, odvisno od zasnove sistema. Ti premazi so ključni za maksimiranje notranjega odboja fotonov in zmanjšanje izgube energije.
Kromovi ioni v rubinasti palici absorbirajo črpalno svetlobo, zlasti v modro-zelenem delu spektra. Ko so vzburjeni, ti ioni preidejo na metastabilne energijske nivoje. Po stimulirani emisiji rubinasta palica oddaja koherentno rdečo lasersko svetlobo. Daljša geometrija 115 mm rubinaste palice ponuja daljšo dolžino poti za ojačanje fotonov, kar je ključnega pomena v sistemih za zlaganje impulzov in ojačevanje.
Osnovne aplikacije
Rubinske palice, znane po svoji izjemni trdoti, toplotni prevodnosti in optični prosojnosti, se pogosto uporabljajo v visoko natančnih industrijskih in znanstvenih aplikacijah. Sestavljene so predvsem iz monokristalnega aluminijevega oksida (Al₂O₃), dopiranega z majhno količino kroma (Cr³⁺), in združujejo odlično mehansko trdnost z edinstvenimi optičnimi lastnostmi, zaradi česar so nepogrešljive v različnih naprednih tehnologijah.
1.Laserska tehnologija
Ena najpomembnejših uporab rubinskih palic je v trdnih laserjih. Rubinski laserji, ki so bili med prvimi laserji, kar jih je bilo kdajkoli razvitih, uporabljajo sintetične rubinske kristale kot ojačevalni medij. Pri optičnem črpanju (običajno z bliskavicami) te palice oddajajo koherentno rdečo svetlobo z valovno dolžino 694,3 nm. Kljub novejšim laserskim materialom se rubinski laserji še vedno uporabljajo v aplikacijah, kjer sta dolgo trajanje impulza in stabilen izhod ključnega pomena, na primer v holografiji, dermatologiji (za odstranjevanje tetovaž) in znanstvenih poskusih.
2.Optični instrumenti
Zaradi odlične prepustnosti svetlobe in odpornosti proti praskam se rubinaste palice pogosto uporabljajo v preciznih optičnih instrumentih. Njihova vzdržljivost zagotavlja dolgotrajno delovanje v težkih pogojih. Te palice lahko služijo kot sestavni deli v delilnikih žarkov, optičnih izolatorjih in visoko preciznih fotonskih napravah.
3.Komponente, odporne na obrabo
V mehanskih in metroloških sistemih se rubinaste palice uporabljajo kot elementi, odporni proti obrabi. Pogosto jih najdemo v ležajih ur, preciznih merilnikih in merilnikih pretoka, kjer sta potrebni dosledna zmogljivost in dimenzijska stabilnost. Visoka trdota rubina (9 na Mohsovi lestvici) mu omogoča, da prenese dolgotrajno trenje in pritisk brez degradacije.
4.Medicinska in analitična oprema
Rubinske palice se včasih uporabljajo v specializiranih medicinskih pripomočkih in analitičnih instrumentih. Zaradi svoje biokompatibilnosti in inertne narave so primerne za stik z občutljivimi tkivi ali kemikalijami. V laboratorijskih okoljih lahko rubinske palice najdemo v visokozmogljivih merilnih sondah in senzorskih sistemih.
5.Znanstvene raziskave
V fiziki in znanosti o materialih se rubinaste palice uporabljajo kot referenčni materiali za kalibracijo instrumentov, preučevanje optičnih lastnosti ali kot indikatorji tlaka v diamantnih nakovalih. Njihova fluorescenca pod določenimi pogoji pomaga raziskovalcem analizirati porazdelitev napetosti in temperature v različnih okoljih.
Skratka, rubinaste palice so še vedno bistven material v vseh panogah, kjer so natančnost, vzdržljivost in optična zmogljivost najpomembnejše. Z napredkom v znanosti o materialih se nenehno raziskujejo nove uporabe rubinastih palic, kar zagotavlja njihovo ustreznost v prihodnjih tehnologijah.
Osnovna specifikacija
Nepremičnina | Vrednost |
---|---|
Kemijska formula | Cr³⁺:Al₂O₃ |
Kristalni sistem | Trigonalno |
Dimenzije enotne celice (šestkotne) | a = 4,785 Åc = 12,99 Å |
Gostota rentgenskih žarkov | 3,98 g/cm³ |
Tališče | 2040 °C |
Toplotni raztezek pri 323 K | Pravokotno na os c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Vzporedno z osjo c: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
Toplotna prevodnost pri 300 K | 28 W/m·K |
Trdota | Mohsova lestvica: 9, Knoopova lestvica: 2000 kg/mm² |
Youngov modul | 345 GPa |
Specifična toplota pri 291 K | 761 J/kg·K |
Parameter odpornosti na toplotno obremenitev (Rₜ) | 34 W/cm |
Pogosto zastavljena vprašanja (FAQ)
V1: Zakaj izbrati 115 mm ruby palico namesto krajše palice?
Daljša rubinasta palica zagotavlja večjo prostornino za shranjevanje energije in daljšo dolžino interakcije, kar ima za posledico večji dobiček in boljši prenos energije.
V2: Ali je rubinasta palica primerna za Q-preklapljanje?
Da. Rubinska palica dobro deluje s pasivnimi ali aktivnimi sistemi Q-preklapljanja in ob pravilni poravnavi proizvaja močne impulzne izhode.
V3: Kakšno temperaturno območje lahko prenese rubinasta palica?
Rubinova palica je termično stabilna do nekaj sto stopinj Celzija. Vendar pa so med delovanjem laserja priporočljivi sistemi za upravljanje temperature.
V4: Kako premazi vplivajo na delovanje rubinaste palice?
Visokokakovostni premazi izboljšajo učinkovitost laserja z zmanjšanjem izgube odbojnosti. Nepravilen premaz lahko povzroči poškodbe ali zmanjšan ojačanje.
V5: Ali je 115 mm ruby palica težja ali bolj krhka kot krajše palice?
Čeprav je nekoliko težja, rubinasta palica ohranja odlično mehansko celovitost. Po trdoti je druga najbolj trda za diamantom in je dobro odporna na praske ali toplotne šoke.
V6: Kateri viri črpalk najbolje delujejo z rubinasto palico?
Tradicionalno se uporabljajo ksenonske bliskavice. Sodobnejši sistemi lahko uporabljajo visokozmogljive LED diode ali diodno črpane zelene laserje z dvojno frekvenco.
V7: Kako naj se rubinasta palica shranjuje ali vzdržuje?
Rubinasto palico hranite v okolju brez prahu in z antistatično zaščito. Izogibajte se neposrednemu dotikanju prevlečenih površin in za čiščenje uporabljajte neabrazivne krpe ali robčke za čiščenje leč.
V8: Ali je mogoče rubinasto palico integrirati v sodobne zasnove resonatorjev?
Absolutno. Rubinasta palica je kljub svojim zgodovinskim koreninam še vedno široko uporabljena v raziskovalnih in komercialnih optičnih votlinah.
V9: Kakšna je življenjska doba 115 mm rubinaste palice?
Z ustreznim delovanjem in vzdrževanjem lahko rubinasta palica zanesljivo deluje tisoče ur brez poslabšanja delovanja.
V10: Ali je rubinasta palica odporna na optične poškodbe?
Da, vendar je pomembno, da se izognete prekoračitvi praga poškodb premazov. Pravilna poravnava in toplotna regulacija ohranjata delovanje in preprečujeta razpoke.