De eerste lasers verschenen enkele decennia geleden en tot op de dag van vandaag wordt dit segment gepromoot door de grootste bedrijven. Ontwikkelaars krijgen steeds meer nieuwe functies van de apparatuur, waardoor gebruikers deze in de praktijk effectiever kunnen gebruiken.
De solid-state robijnlaser wordt niet beschouwd als een van de meest veelbelovende apparaten van dit type, maar ondanks al zijn tekortkomingen vindt hij nog steeds niches in gebruik.
Algemene informatie
Ruby-lasers behoren tot de categorie van solid-state apparaten. In vergelijking met chemische en gastegenhangers hebben ze een lager vermogen. Dit wordt verklaard door het verschil in de kenmerken van de elementen, waardoor straling wordt geleverd. Diezelfde chemische lasers zijn bijvoorbeeld in staat om lichtstromen te genereren met een vermogen van honderden kilowatts. Een van de kenmerken die de robijnlaser onderscheiden, is een hoge mate van monochromaticiteit, evenals coherentie van straling. Bovendien zorgen sommige modellen voor een verhoogde concentratie van lichtenergie in de ruimte, wat voldoende is voor thermonucleaire fusie door het plasma met een straal te verwarmen.
Zoals de naam al aangeeft, inhet actieve medium van de laser is een robijnkristal, gepresenteerd in de vorm van een cilinder. In dit geval worden de uiteinden van de staaf op een speciale manier gepolijst. Om ervoor te zorgen dat de robijnlaser er de maximaal mogelijke stralingsenergie voor levert, worden de zijkanten van het kristal bewerkt totdat een planparallelle positie ten opzichte van elkaar wordt bereikt. Tegelijkertijd moeten de uiteinden loodrecht op de as van het element staan. In sommige gevallen zijn de uiteinden, die op de een of andere manier als spiegel fungeren, bovendien bedekt met een diëlektrische film of een laag zilver.
Ruby laserapparaat
Het apparaat bevat een kamer met een resonator en een energiebron die de atomen van het kristal stimuleert. Als flitsactivator kan een xenon-flitslamp worden gebruikt. De lichtbron bevindt zich langs een as van de resonator met een cilindrische vorm. Op de andere as staat het robijn element. In de regel worden staven met een lengte van 2-25 cm gebruikt.
De resonator stuurt bijna al het licht van de lamp naar het kristal. Opgemerkt moet worden dat niet alle xenonlampen kunnen werken bij verhoogde temperaturen, die nodig zijn voor het optisch pompen van het kristal. Om deze reden is het ruby-laserapparaat, dat xenon-lichtbronnen bevat, ontworpen voor continu gebruik, ook wel gepulseerd. Wat de staaf betreft, deze is meestal gemaakt van kunstmatige saffier, die dienovereenkomstig kan worden aangepast om te voldoen aan de prestatie-eisen voor:laser.
Laserprincipe
Wanneer het apparaat wordt geactiveerd door de lamp aan te zetten, treedt een inversie-effect op met een toename van het niveau van chroomionen in het kristal, waardoor een lawinetoename van het aantal uitgezonden fotonen begint. In dit geval wordt feedback waargenomen op de resonator, die wordt geleverd door spiegeloppervlakken aan de uiteinden van de massieve staaf. Dit is hoe een nauw gerichte stroom wordt gegenereerd.
De pulsduur is in de regel niet meer dan 0,0001 s, wat korter is in vergelijking met de duur van een neonflits. De pulsenergie van een robijnlaser is 1 J. Net als in het geval van gasapparaten, is het werkingsprincipe van een robijnlaser ook gebaseerd op het feedbackeffect. Dit betekent dat de intensiteit van de lichtstroom wordt gehandhaafd door de spiegels die in wisselwerking staan met de optische resonator.
Lasermodi
Meestal wordt een laser met een robijnrode staaf gebruikt in de vormingsmodus van de genoemde pulsen met een millisecondewaarde. Om langere actieve tijden te bereiken, verhogen de technologieën de optische pompenergie. Dit gebeurt door het gebruik van krachtige flitslampen. Omdat het pulsgroeiveld, vanwege de tijd van vorming van een elektrische lading in een flitslamp, wordt gekenmerkt door een vlakheid, begint de werking van de robijnlaser met enige vertraging op de momenten dat het aantal actieve elementen de drempelwaarden.
Soms zijn er ookverstoring van de impulsgeneratie. Dergelijke verschijnselen worden met bepaalde tussenpozen waargenomen na een afname van de vermogensindicatoren, dat wil zeggen wanneer het vermogenspotentieel onder de drempelwaarde da alt. De robijnlaser kan theoretisch in een continue modus werken, maar een dergelijke werking vereist het gebruik van krachtigere lampen in het ontwerp. In dit geval worden ontwikkelaars eigenlijk met dezelfde problemen geconfronteerd als bij het maken van gaslasers - het ondoel om een elementbasis met verbeterde kenmerken te gebruiken en als gevolg daarvan de mogelijkheden van het apparaat te beperken.
Beelden
De voordelen van het feedback-effect zijn het meest uitgesproken in lasers met niet-resonante koppeling. In dergelijke ontwerpen wordt bovendien een verstrooiingselement gebruikt, dat het mogelijk maakt om een continu frequentiespectrum uit te stralen. Er wordt ook een Q-switched ruby-laser gebruikt - het ontwerp omvat twee staven, gekoeld en ongekoeld. Het temperatuurverschil maakt de vorming van twee laserstralen mogelijk, die door golflengte in angström worden gescheiden. Deze bundels schijnen door een gepulseerde ontlading en de hoek gevormd door hun vectoren verschilt met een kleine waarde.
Waar wordt de robijnlaser gebruikt?
Dergelijke lasers worden gekenmerkt door een laag rendement, maar ze onderscheiden zich door thermische stabiliteit. Deze kwaliteiten bepalen de richtingen van praktisch gebruik van lasers. Tegenwoordig worden ze gebruikt bij het maken van holografie, maar ook in industrieën waar het nodig is om bewerkingen uit te voerengaten slaan. Dergelijke apparaten worden ook gebruikt bij laswerkzaamheden. Bijvoorbeeld bij de fabricage van elektronische systemen voor de technische ondersteuning van satellietcommunicatie. De robijnlaser heeft ook zijn plaats gevonden in de geneeskunde. De toepassing van technologie in deze industrie is opnieuw te danken aan de mogelijkheid van zeer nauwkeurige verwerking. Dergelijke lasers worden gebruikt als vervanging voor steriele scalpels, waardoor microchirurgische operaties mogelijk zijn.
Conclusie
Een laser met ooit een robijn actief medium werd het eerste besturingssysteem van dit type. Maar met de ontwikkeling van alternatieve apparaten met gas- en chemische vulstoffen, werd het duidelijk dat de prestaties veel nadelen hebben. En dan hebben we het nog niet eens over het feit dat de robijnlaser een van de moeilijkste is op het gebied van fabricage. Naarmate de werkeigenschappen toenemen, nemen ook de vereisten voor de elementen waaruit de structuur bestaat toe. Dienovereenkomstig nemen de kosten van het apparaat ook toe. De ontwikkeling van robijnkristallasermodellen heeft echter zijn eigen redenen, onder meer gerelateerd aan de unieke eigenschappen van een actief medium in vaste toestand.
