100-миллиметровый рубиновый стержень: прецизионная лазерная среда для научных и промышленных применений

Краткое описание:

Рубиновый стержень длиной 100 мм — это широко используемая среда усиления твердотельного лазера, характеризующаяся ярко-красной длиной волны излучения 694,3 нм. Изготовленный из синтетического корунда (Al₂O₃), легированного ионами хрома (Cr³⁺), этот рубиновый стержень обеспечивает превосходную термическую и оптическую стабильность, что делает его идеальным для различных низко- и среднеэнергетических лазерных систем. При длине 100 мм рубиновый стержень сочетает в себе емкость для хранения энергии и компактный дизайн, что обеспечивает гибкую интеграцию в образовательные, научные и некоторые промышленные лазерные устройства.

На протяжении десятилетий рубиновый стержень служил основным компонентом лазера в оптических лабораториях, лазерных демонстрациях и системах точной юстировки. Размер 100 мм представляет собой стандартный выбор, который подходит для широкого спектра резонаторных полостей. Превосходная полировка поверхности рубинового стержня, оптическая прозрачность и механическая прочность делают его долговечным и надежным выбором даже при появлении новых технологий.

Напишите нам письмо

Функции

Подробная схема

Введение

Принцип производства

Производство рубинового стержня включает в себя передовые методы выращивания кристаллов, такие как метод пламенного плавления Вернейля или метод вытягивания Чохральского. Во время синтеза оксид алюминия легируется точной концентрацией оксида хрома для создания однородного рубинового кристалла. После выращивания були ее ориентируют, разрезают и придают ей форму рубинового стержня желаемых размеров — в данном случае 100 мм.

Каждый рубиновый стержень затем подвергается строгим процедурам полировки и покрытия. Торцевые поверхности шлифуются и полируются до лазерной плоскостности (λ/10 или лучше) и могут быть покрыты высокоотражающими (HR) или антиотражающими (AR) диэлектрическими слоями в соответствии с конкретными конструкциями лазерного резонатора. Рубиновый стержень не должен содержать включений и полос, чтобы обеспечить постоянную оптическую накачку и минимальные потери на рассеяние.

Ионы хрома внутри рубинового стержня поглощают свет в зеленом/синем спектральном диапазоне. При накачке лампой-вспышкой они возбуждаются до более высокого энергетического состояния. Возвращаясь в основное состояние, они испускают когерентные красные фотоны, инициируя цепную реакцию вынужденного излучения, тем самым производя лазерный выход. 100-миллиметровый рубиновый стержень разработан для достижения эффективного накопления энергии и оптимальной продолжительности флуоресценции.

Параметр

Свойство	Ценить
Химическая формула	Cr³⁺:Al₂O₃
Кристаллическая система	Треугольный
Размеры элементарной ячейки (шестиугольная)	а = 4,785 Åc = 12,99 Å
Плотность рентгеновского излучения	3,98 г/см³
Температура плавления	2040°С
Тепловое расширение при 323 К	Перпендикулярно оси c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Параллельно оси c: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹
Теплопроводность при 300 К	28 Вт/м·К
Твёрдость	Моос: 9, Кнуп: 2000 кг/мм²
Модуль Юнга	345 ГПа
Удельная теплоемкость при 291 К	761 Дж/кг·К
Параметр стойкости к термическому напряжению (Rₜ)	34 Вт/см

Применение рубиновых стержней в различных отраслях промышленности

Рубиновые стержни, изготовленные из синтетического монокристаллического оксида алюминия, легированного ионами хрома, высоко ценятся за уникальное сочетание физической твердости, химической стабильности и поразительных оптических свойств. Эти характеристики делают рубиновые стержни первоклассным материалом для широкого спектра промышленных, научных и точных применений. Ниже приведены ключевые секторы, в которых рубиновые стержни продолжают демонстрировать исключительную ценность:

1. Лазерная техника и фотоника

Рубиновые стержни служат в качестве усиливающей среды в рубиновых лазерах, испуская красный свет с длиной волны 694,3 нм при оптической накачке. В то время как современные альтернативы, такие как Nd:YAG и волоконные лазеры, доминируют на рынке, рубиновые лазеры по-прежнему предпочтительны в таких специализированных областях, как:

Медицинская дерматология (удаление татуировок и новообразований)
Образовательные демонстрационные инструменты
Оптические исследования, требующие большой длительности импульса и высокого качества луча

Превосходная оптическая прозрачность и эффективность преобразования энергии рубина делают его идеальным для точного фотонного управления и излучения.

2. Точное машиностроение и метрология

Благодаря высокой твердости (9 по шкале Мооса) рубиновые стержни широко используются в контактных измерительных системах, в том числе:

Наконечники щупов в координатно-измерительных машинах (КИМ)
Зонды в прецизионных контрольно-измерительных приборах
Высокоточные опорные точки в оптических и механических датчиках

В основе этих инструментов лежит устойчивость рубина к деформации, что обеспечивает постоянную и долговременную точность измерений без износа.

3. Часовое производство и применение микроподшипников

В часовом деле высокого класса рубиновые стержни перерабатываются в ювелирные подшипники — крошечные компоненты, которые уменьшают трение и износ в механических часовых механизмах. Их низкий коэффициент трения и превосходная твердость способствуют:

Плавная работа зубчатых передач
Увеличенный срок службы внутренних деталей часов
Улучшенная стабильность хронометража

Помимо часов, рубиновые стержни также используются в микродвигателях, датчиках расхода и гироскопах, где требуются сверхнизкое трение и надежность.

4. Аэрокосмические и вакуумные системы

В аэрокосмической, спутниковой и высоковакуумной среде рубиновые стержни используются в качестве распорок, опорных штифтов и оптических направляющих. Их основные преимущества включают:

Нереактивное поведение в химически агрессивных средах
Отличная термостойкость и размерная стабильность
Отсутствие магнитных помех для устройств, чувствительных к электромагнитному излучению

Эти особенности позволяют рубиновым стержням безупречно работать в экстремальных условиях, включая воздействие радиации, быстрые перепады температур и вакуумное напряжение.

5. Аналитические и медицинские приборы

Рубиновые стержни играют важную роль в сложных приборах, особенно там, где биосовместимость и химическая инертность имеют решающее значение. Применения включают:

Зонды с сапфировыми наконечниками в спектроскопии и диагностике
Прецизионные сопла или компоненты управления потоком в анализаторах
Высокопрочные стержни в лабораторном автоматическом оборудовании

Их чистая, стабильная поверхность и устойчивость к коррозии делают их идеальными для контакта с биологическими образцами или реактивными жидкостями.

6. Изделия класса люкс и функциональный дизайн

Помимо чистой функциональности, рубиновые стержни иногда встраиваются в роскошные ручки, компасы, ювелирные изделия и оптические прицелы, выступая как структурные, так и декоративные элементы. Их глубокий красный цвет и полированные поверхности способствуют: