Rubinska šipka od 115 mm: Kristal produžene dužine za poboljšane pulsne laserske sisteme
Detaljan dijagram


Pregled
Rubinski štap od 115 mm je visokoperformansni laserski kristal produžene dužine dizajniran za pulsne laserske sisteme u čvrstom stanju. Izrađen od sintetičkog rubina - matrice aluminijum oksida (Al₂O₃) obogaćene ionima hroma (Cr³⁺) - rubinski štap nudi konzistentne performanse, odličnu toplotnu provodljivost i pouzdanu emisiju na 694,3 nm. Povećana dužina rubinskog štapa od 115 mm u poređenju sa standardnim modelima povećava pojačanje, omogućavajući veće skladištenje energije po impulsu i poboljšanu ukupnu efikasnost lasera.
Poznat po svojoj jasnoći, tvrdoći i spektralnim svojstvima, rubinski štapić ostaje cijenjen laserski materijal u naučnom, industrijskom i obrazovnom sektoru. Dužina od 115 mm omogućava superiornu optičku apsorpciju tokom pumpanja, što se prevodi u svjetliji i snažniji crveni laserski izlaz. Bilo da se radi o naprednim laboratorijskim postavkama ili OEM sistemima, rubinski štapić se pokazao kao pouzdan laserski medij za kontrolirani, visokointenzivni izlaz.
Izrada i kristalni inženjering
Stvaranje rubinskog štapića uključuje kontrolirani rast monokristala korištenjem Czochralskijeve tehnike. U ovoj metodi, sjemenski kristal safira se umače u rastopljenu mješavinu visokočistog aluminijum oksida i hrom oksida. Kugla se polako izvlači i rotira kako bi se formirao besprijekoran, optički ujednačen rubinski ingot. Rubinski štapić se zatim vadi, oblikuje na dužinu od 115 mm i reže na precizne dimenzije na osnovu zahtjeva optičkog sistema.
Svaki rubinski štapić podvrgava se preciznom poliranju svoje cilindrične površine i čeonih površina. Ove površine se obrađuju do laserske ravnosti i obično dobijaju dielektrične premaze. Visokoreflektirajući (HR) premaz nanosi se na jedan kraj rubinskog štapa, dok se drugi tretira djelomično transmisionim izlaznim spojnikom (OC) ili antirefleksnim (AR) premazom, ovisno o dizajnu sistema. Ovi premazi su ključni za maksimiziranje unutrašnje refleksije fotona i minimiziranje gubitka energije.
Hromovi ioni u rubinskom štapiću apsorbuju pumpajuću svjetlost, posebno u plavo-zelenom dijelu spektra. Nakon pobuđivanja, ovi ioni prelaze na metastabilne energetske nivoe. Nakon stimulisane emisije, rubinski štapić emituje koherentnu crvenu lasersku svjetlost. Duža geometrija rubinskog štapića od 115 mm nudi duži put za pojačanje fotona, što je ključno u sistemima za slaganje impulsa i pojačavanje.
Osnovne aplikacije
Rubinske šipke, poznate po svojoj izuzetnoj tvrdoći, toplotnoj provodljivosti i optičkoj transparentnosti, široko se koriste u visokopreciznim industrijskim i naučnim primjenama. Sastavljene prvenstveno od monokristalnog aluminijum oksida (Al₂O₃) dopiranog malom količinom hroma (Cr³⁺), rubinske šipke kombinuju odličnu mehaničku čvrstoću sa jedinstvenim optičkim svojstvima, što ih čini nezamjenjivim u raznim naprednim tehnologijama.
1.Laserska tehnologija
Jedna od najznačajnijih upotreba rubinskih štapića je u laserima u čvrstom stanju. Rubinski laseri, koji su bili među prvim laserima ikada razvijenim, koriste sintetičke kristale rubina kao medij za pojačanje. Kada se optički pumpaju (obično pomoću bljeskalica), ovi štapići emituju koherentnu crvenu svjetlost na talasnoj dužini od 694,3 nm. Uprkos novijim laserskim materijalima, rubinski laseri se i dalje koriste u primjenama gdje su dugo trajanje impulsa i stabilan izlaz kritični, kao što su holografija, dermatologija (za uklanjanje tetovaža) i naučni eksperimenti.
2.Optički instrumenti
Zbog odličnog propuštanja svjetlosti i otpornosti na grebanje, rubinski štapići se često koriste u preciznim optičkim instrumentima. Njihova izdržljivost osigurava dugotrajne performanse u teškim uslovima. Ovi štapići mogu poslužiti kao komponente u razdjelnicima snopa, optičkim izolatorima i visokopreciznim fotonskim uređajima.
3.Komponente otporne na habanje
U mehaničkim i metrološkim sistemima, rubinske šipke se koriste kao elementi otporni na habanje. Obično se nalaze u ležajevima satova, preciznim mjeračima i mjeračima protoka, gdje su potrebne konzistentne performanse i dimenzijska stabilnost. Visoka tvrdoća rubina (9 na Mohsovoj skali) omogućava mu da izdrži dugotrajno trenje i pritisak bez degradacije.
4.Medicinska i analitička oprema
Rubinske šipke se ponekad koriste u specijaliziranim medicinskim uređajima i analitičkim instrumentima. Njihova biokompatibilnost i inertna priroda čine ih pogodnim za kontakt s osjetljivim tkivima ili hemikalijama. U laboratorijskim postavkama, rubinske šipke se mogu naći u visokoučinkovitim mjernim sondama i senzorskim sistemima.
5.Naučno istraživanje
U fizici i nauci o materijalima, rubinski štapići se koriste kao referentni materijali za kalibraciju instrumenata, proučavanje optičkih svojstava ili djeluju kao indikatori pritiska u ćelijama dijamantskog nakovnja. Njihova fluorescencija pod određenim uslovima pomaže istraživačima da analiziraju raspodjelu napona i temperature u različitim okruženjima.
Zaključno, rubinski štapići i dalje ostaju bitan materijal u industrijama gdje su preciznost, izdržljivost i optičke performanse od najveće važnosti. Kako napreduje nauka o materijalima, stalno se istražuju nove upotrebe rubinskih štapića, osiguravajući njihovu relevantnost u budućim tehnologijama.
Osnovna specifikacija
Nekretnina | Vrijednost |
---|---|
Hemijska formula | Cr³⁺:Al₂O₃ |
Kristalni sistem | Trigonalni |
Dimenzije jedinične ćelije (heksagonalne) | a = 4,785 Å c = 12,99 Å |
Gustoća rendgenskih zraka | 3,98 g/cm³ |
Tačka topljenja | 2040°C |
Termičko širenje na 323 K | Okomito na c-osu: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹ Paralelno sa c-osom: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
Toplotna provodljivost na 300 K | 28 W/m·K |
Tvrdoća | Mohsova skala: 9, Knoopova skala: 2000 kg/mm² |
Youngov modul | 345 GPa |
Specifična toplota na 291 K | 761 J/kg·K |
Parametar otpornosti na termički stres (Rₜ) | 34 W/cm |
Često postavljana pitanja (FAQ)
P1: Zašto odabrati rubin štap od 115 mm umjesto kraćeg štapa?
Duži rubinski štapić pruža veći volumen za skladištenje energije i dužu dužinu interakcije, što rezultira većim pojačanjem i boljim prijenosom energije.
P2: Da li je rubinski štap pogodan za Q-prekidanje?
Da. Rubinski štapić dobro radi sa pasivnim ili aktivnim Q-prekidačkim sistemima i proizvodi jake impulsne izlaze kada je pravilno poravnat.
P3: Koji temperaturni raspon rubinska šipka može podnijeti?
Rubinski štapić je termički stabilan do nekoliko stotina stepeni Celzijusa. Međutim, tokom rada lasera preporučuju se sistemi za upravljanje temperaturom.
P4: Kako premazi utiču na performanse rubinske šipke?
Visokokvalitetni premazi poboljšavaju efikasnost lasera minimiziranjem gubitka refleksije. Nepravilan premaz može rezultirati oštećenjem ili smanjenim pojačanjem.
P5: Da li je rubinski štap od 115 mm teži ili krhkiji od kraćih štapova?
Iako nešto teži, rubin štapić zadržava odličan mehanički integritet. Po tvrdoći je odmah iza dijamanta i dobro je otporan na ogrebotine ili termalne udare.
P6: Koji izvori pumpe najbolje rade s rubin štapom?
Tradicionalno se koriste ksenonske bljeskalice. Moderniji sistemi mogu koristiti snažne LED diode ili zelene lasere s diodnim pumpanjem i udvostručenom frekvencijom.
P7: Kako treba čuvati ili održavati rubinski štapić?
Rubinski štapić držite u okruženju bez prašine i u antistatičkom okruženju. Izbjegavajte direktno dodirivanje premazanih površina i koristite neabrazivne krpe ili maramice za čišćenje sočiva.
P8: Može li se rubinski štapić integrirati u moderne dizajne rezonatora?
Apsolutno. Rubinski štapić, uprkos svojim historijskim korijenima, i dalje se široko integrira u optičke šupljine istraživačke i komercijalne klase.
P9: Koliki je vijek trajanja rubinskog štapa od 115 mm?
Uz pravilan rad i održavanje, rubinska šipka može pouzdano funkcionirati hiljadama sati bez smanjenja performansi.
P10: Da li je rubinski štapić otporan na optička oštećenja?
Da, ali je važno izbjeći prekoračenje praga oštećenja premaza. Pravilno poravnanje i termička regulacija čuvaju performanse i sprječavaju pucanje.