Ruby laser: načelo delovanja

Prvi laseri so se pojavili pred nekaj desetletji, danes pa ta segment spodbujajo največje družbe. Razvijalci dobijo vse nove lastnosti opreme, ki uporabnikom omogočajo, da jih učinkoviteje uporabljajo v praksi.

Solid State Laser Ruby se ne šteje za eno najbolj obetajočih naprav te vrste, vendar za vse njene pomanjkljivosti še vedno ugotavlja, da so niše v delovanju.

Splošne informacije

Rubi laserji so razvrščeni kot polprevodniške naprave. V primerjavi s kemičnimi in plinskimi analogi imajo manj energije. To je razloženo z razliko v značilnostih elementov, zaradi katerih je zagotovljeno sevanje. Na primer, isti kemični laserji lahko ustvarijo svetlobne tokove na stotine kilovatov. Med značilnostmi, ki razlikujejo ruby ​​laser, je visoka stopnja monokromatnosti, pa tudi skladnost sevanja. Poleg tega nekateri modeli povečajo koncentracijo svetlobne energije v vesolju, kar je dovolj za realizacijo termonuklearne fuzije z segrevanjem plazme z žarkom.

Kot že ime pove, kristal ruby ​​deluje kot aktivni medij lasera, ki je predstavljen v obliki cilindra. Kdaj to se konča Palica je polirana na poseben način. Za ruby ​​laser, da lahko zagotovi največjo možno energijo sevanja za to, se strani kristala obdelajo, dokler se ravnine-vzporedni položaj ne doseže relativno drug na drugega. Hkrati morajo biti konci pravokotni na os elementa. V nekaterih primerih so konci, ki so na nek način zrcali, dodatno prekrita z dielektričnim filmom ali s srebrom.

Naprava ruby ​​laserjev

Naprava vključuje kamero z resonatorjem, pa tudi vir energije, ki vzbudi atome kristala. Kot aktivator bliskavice lahko uporabite ksenonsko bliskavico. Vir svetlobe je nameščen vzdolž ene osi rezonatorja, ki ima cilindrično obliko. Na drugi osi je ruby ​​element. Praviloma se uporabljajo palice dolžine 2-25 cm.

Resonator skoraj vsa svetloba od žarnice pošilja kristal. Treba je opozoriti, da v pogojih visokih temperatur, ki so potrebne za optično črpanje kristala, ne vse ksenonske svetilke. Iz tega razloga se ruby ​​laserska naprava, ki vključuje ksenonske svetlobne vire, izračuna za neprekinjen način delovanja, ki se imenuje tudi impulz. Kar zadeva palico, je običajno narejen iz umetnega safirja, ki ga je mogoče ustrezno spremeniti za operativne potrebe laserja.

Načelo laserskega delovanja

Ko se naprava aktivira z vklopom svetilke, se vnese inverzni učinek s povečanjem ravni kromovih ionov v kristalu, zaradi česar se začne število plazov povečati s številom emitiranih fotonov. V tem primeru na rezonatorju opazimo inverzno razmerje, ki ga zagotavljajo zrcalne površine na koncih trdne palice. Tako se razvija ozek tok.

Trajanje impulza praviloma ne presega 0,0001 s, kar je krajše v primerjavi s trajanjem delovanja neonske bliskavice. Energija impulza ruby ​​laserja je enaka 1 J. Kot pri plinskih napravah princip delovanja roba laserja temelji tudi na povratnem učinku. To pomeni, da intenzivnost svetlobnega toka začne podpirati z ogledali, ki delujejo z optičnim resonatorjem.

Laserski načini obratovanja

Najpogosteje se v načinu oblikovanja omenjenih impulzov v velikosti v milisekundah uporablja laser z rubastim drogom. Za doseganje daljšega časa delovanja tehnologi povečajo energijo optične črpalke. To se naredi z uporabo močnih impulznih žarnic. Ker je polnjenje impulza zaradi časa nastanka električnega naboja v bliskavici označeno z ravnostjo, se delo rubinskega lasera začne z nekaj zakasnitvijo v trenutkih, ko število aktivnih elementov presega pragovne vrednosti.

Včasih pride do motenj pri ustvarjanju impulzov. Takšni pojavi se opazujejo v določenih intervalih po zmanjšanju indikatorjev moči, to je, ko močnostni potencial pade pod mejno vrednost. Teoretično lahko laserski laser deluje v neprekinjenem načinu, vendar to zahteva uporabo močnejših svetilk v oblikovanju. Pravzaprav se v tem primeru razvijalci soočajo z enakimi težavami kot pri ustvarjanju plinskih laserjev - neučinkovitost uporabe elementov z večjimi značilnostmi in s tem omejevanje zmogljivosti naprave.

Vrste

Uporabnost povratnega učinka je najbolj izrazita v laserjih z nerezonančno spajanje. V takih konstrukcijah se dodatno uporablja razpršilni element, ki omogoča izraščanje neprekinjenega frekvenčnega spektra. Uporabljen je tudi ruby ​​laser z moduliranim Q-faktorjem - njegova struktura vključuje dve palici, ohlajena in ne ohlajena. Temperaturna razlika omogoča oblikovanje dveh laserskih žarkov, ki jih angstromov ločita vzdolž valovne dolžine. Ti žarki sije skozi impulzno razelektritev in kot, ki ga tvorijo njihovi vektorji, se razlikuje za majhno vrednost.

Kje uporabljate rubin laser?

Za takšne laserje je značilen nizek koeficient učinkovitosti, vendar se razlikujejo glede toplotne stabilnosti. Te lastnosti določajo smeri praktične uporabe laserjev. Danes se uporabljajo pri ustvarjanju holografije, pa tudi v panogah, kjer je potrebno izvesti izsekovanje za visoko natančne luknje. Takšne naprave uporabljajte pri varilnih postopkih. Na primer, pri izdelavi elektronskih sistemov za tehnično podporo satelitskih komunikacij. V medicini je ruby ​​laser tudi našel svoje mesto. Uporaba tehnologije v tej industriji je ponovno pojasnjena z možnostjo visoke natančnosti obdelave. Takšni laserji se uporabljajo kot nadomestek za sterilne skalpele, ki omogočajo izvajanje mikro-kirurških operacij.

Zaključek

Laser z aktivnim medijem je bil nekoč prvi operacijski sistem te vrste. Toda kot razvoj alternativnih naprav s plinskimi in kemičnimi polnili, je postalo očitno, da ima njegova zmogljivost številne pomanjkljivosti. In to ni omeniti, da je ruby ​​laser eden najtežjih v smislu proizvodnje. Ker se njene delovne lastnosti povečujejo, velja tudi zahteva za elemente, ki tvorijo strukturo. Skladno s tem se poveča tudi strošek naprave. Vendar pa razvoj modelov laserjev na osnovi rubinskega kristala ima svoje baze, med drugim povezane z edinstvenimi lastnostmi trdnega stanja aktivnega medija.