2.Физическая структура рубинового лазерного стержня
Рубиновые лазерные стержни обычно изготавливаются вцилиндрические формы, диаметры которых варьируются от нескольких миллиметров до 10 мм и длины от 30 до 150 мм в зависимости от требований применения.Эта геометрия оптимизирует внутреннее отражение света и увеличение в лазерной полости.
Концентрация допингаИоны Cr3+ обычно составляют около 0,05%Атомы хрома вводятся во время роста кристаллов.замена некоторых атомов алюминия в сапфировой решетке для формирования лазерных центров.
3Принцип работы рубинового лазерного стержня
3.1Возбуждение ионов хрома
Рубиновый лазерлазер твердого состояния с насосом фонарикиКогда высокоэнергетический свет ксеноновой фонарики облучает рубиновый стержень,Ионы Cr3+ поглощают фотоныЭтот процесс возбуждения поднимает электроны до более высоких энергетических уровней.
3.2Метастабильное состояние и инверсия населения
После возбуждения электроны в ионах Cr3+ падают дометастабильное состояниеЭто задержка позволяет накапливать энергию, которая может быть использована в течение микросекунд.Инверсия населенияЭто предпосылка для возникновения стимулируемого излучения.
3.3 Стимулируемая эмиссия и выходной лазер
Когда фотон правильной длины волны (694,3 нм, темно-красный цвет) взаимодействует с возбужденным ионом Cr3+, он вызывает выброс второго фотона в идеальной фазе и направлении.когерентный светЭта цепная реакция генерации фотонов создает мощный лазерный луч.
3.4Оптический резонатор и усиление
Рубиновый стержень помещается между двумя зеркалами, образуярезонансная оптическая полостьОдно зеркало полностью отражает, а другое частично передает свет.до тех пор, пока когерентный свет не выйдет из выходной сцепки в виде узкого лазерного луча.
4.Пионерская роль в истории лазеров
Рубиновый лазер вошел в историю1960, когда физикТеодор МейманЭто было первое устройство, которое превратило теоретическую концепцию лазера (Усиление света путем стимулируемой эмиссии излученияЭтот прорыв заложил основу для десятилетий оптических инноваций и сделал рубиновый лазероснова всех лазерных технологий.
5Преимущества и недостатки рубиновых лазеров
5.1 Преимущества
Я.Простой дизайн
Рубиновые лазеры по структуре просты, что делает их доступными для образования, создания прототипов и исследований.
ii.Прочная твердотельная среда
Синтетический рубиновый стержень механически прочный, химически стабильный и менее чувствителен к условиям окружающей среды, чем газовые или красящие лазеры.
iii.Отличное качество луча
Производит плотно сколимированный, согласованный красный луч с высоким пространственным разрешением, идеально подходит для голографии и некоторых медицинских применений.
iv.Историческое значение
Рубиновые лазеры представляют собой технологическую веху и остаются символом лазерных инноваций.
6Приложения лазеров рубиновых
Несмотря на то, что современные типы лазеров, такие как Nd: YAG, волокно или диодные лазеры, превзошли рубиновые лазеры, они все еще используются в нишевых областях, где их специфическая длина волны и импульсная производительность являются выгодными:
-
Голография
Когерентный, стабильный красный свет идеально подходит для записи моделей помех с высокой точностью. -
Медицинская дерматология
Рубиновые лазеры использовались дляУдаление татуировки,лечение пигментации, ивосстановление кожииз-за их коротких, высокоэнергетических импульсов. -
Исследования в области материаловедения
Используется в исследованиях, связанных с взаимодействием света и материи, лазерным разрушением и экспериментами с импульсным нагревом. -
Ранние LIDAR и дальномер
Красные импульсы с высокой энергией эффективны для измерения больших расстояний и определения поверхностей с точностью.
Заключение
Виз синтетического лазера из рубинаИспользуя энергетическую динамику хромированного сапфира,Это позволило успешно продемонстрировать первое последовательное усиление света.В то время как новые технологии заняли свое место в основных приложениях, влияние рубинового лазера сохраняется как в научном наследии, так и в специализированных случаях использования.Он служит не только функциональным инструментом, но и символом научной изобретательности и начала эры лазера..