Рубиновый стержень 100 мм: прецизионная лазерная среда для научных и промышленных применений

Краткое описание:

Рубиновый стержень длиной 100 мм — широко используемая среда для усиления твердотельных лазеров, характеризующаяся ярко-красным излучением с длиной волны 694,3 нм. Изготовленный из синтетического корунда (Al₂O₃), легированного ионами хрома (Cr³⁺), этот рубиновый стержень обладает превосходной термической и оптической стабильностью, что делает его идеальным для различных лазерных систем низкой и средней энергии. Рубиновый стержень длиной 100 мм сочетает в себе высокую энергоемкость и компактную конструкцию, что обеспечивает гибкую интеграцию в образовательные, научные и некоторые промышленные лазерные устройства.

На протяжении десятилетий рубиновый стержень служил основным компонентом лазера в оптических лабораториях, демонстрационных лазерах и системах прецизионной юстировки. Размер 100 мм представляет собой стандартный вариант, подходящий для широкого спектра резонаторов. Превосходная полировка поверхности рубинового стержня, его оптическая прозрачность и механическая прочность делают его надёжным и долговечным выбором даже с появлением новых технологий.

Написать нам письмо

Функции

Подробная схема

Введение

Принцип производства

Производство рубинового стержня осуществляется с использованием передовых методов выращивания кристаллов, таких как метод плавления в пламени Вернейля или метод вытягивания по Чохральскому. В процессе синтеза оксид алюминия легируется оксидом хрома в точно заданной концентрации для получения однородного кристалла рубина. После выращивания були её ориентируют, разрезают и придают форму рубинового стержня требуемых размеров — в данном случае 100 мм.

Каждый рубиновый стержень затем подвергается строгим процедурам полировки и нанесения покрытия. Торцевые поверхности шлифуются и полируются до лазерной плоскостности (λ/10 или лучше) и могут быть покрыты диэлектрическими слоями с высокой отражающей способностью (HR) или антибликовым (AR) покрытием в зависимости от конструкции резонатора лазера. Рубиновый стержень не должен содержать включений и полос для обеспечения стабильной оптической накачки и минимальных потерь на рассеяние.

Ионы хрома внутри рубинового стержня поглощают свет в зелёно-синем спектральном диапазоне. При накачке лампой-вспышкой они переходят в возбужденное состояние с более высокой энергией. Возвращаясь в основное состояние, они испускают когерентные красные фотоны, запуская цепную реакцию вынужденного излучения, что приводит к генерации лазера. 100-миллиметровый рубиновый стержень разработан для эффективного накопления энергии и оптимальной длительности флуоресценции.

Параметр

Свойство	Ценить
Химическая формула	Cr³⁺:Al₂O₃
Кристаллическая система	Треугольный
Размеры элементарной ячейки (шестиугольной)	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
Твердость	Моос: 9, Кнуп: 2000 кг/мм²
Модуль Юнга	345 ГПа
Удельная теплоемкость при 291 К	761 Дж/кг·К
Параметр стойкости к термическим нагрузкам (Rₜ)	34 Вт/см

Применение рубиновых стержней в различных отраслях промышленности

Рубиновые стержни, изготовленные из синтетического монокристаллического оксида алюминия, легированного ионами хрома, высоко ценятся благодаря уникальному сочетанию физической твёрдости, химической стабильности и выдающихся оптических свойств. Эти характеристики делают рубиновые стержни превосходным материалом для широкого спектра промышленных, научных и прецизионных применений. Ниже перечислены ключевые области, в которых рубиновые стержни продолжают демонстрировать исключительную ценность:

1. Лазерные технологии и фотоника

Рубиновые стержни служат активной средой в рубиновых лазерах, излучающих красный свет с длиной волны 694,3 нм при оптической накачке. Хотя на рынке доминируют современные альтернативы, такие как Nd:YAG и волоконные лазеры, 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 пучка

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

2. Точное машиностроение и метрология

Благодаря высокой твердости (шкала Мооса 9) 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 контрольные точки в оптических и механических датчиках

Эти инструменты основаны на устойчивости рубина к деформации, что обеспечивает постоянную, долговременную точность измерений без износа.

3. Часовое производство и применение микроподшипников

В часовом деле высокого класса рубиновые стержни используются для изготовления подшипников для драгоценных камней — миниатюрных деталей, снижающих трение и износ в механических часовых механизмах. Их низкий коэффициент трения и высокая твёрдость 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 технике и в условиях высокого вакуума 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 вакуумные нагрузки.

5. Аналитические и медицинские приборы

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

Зонды с сапфировыми наконечниками в спектроскопии и диагностике
Прецизионные сопла или компоненты управления потоком в анализаторах
Высокопрочные стержни в лабораторном автоматизированном 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 чисто функционального назначения, рубиновые стержни иногда используются в роскошных ручках, компасах, ювелирных изделиях и оптических прицелах, выступая как структурными, так и декоративными элементами. Их насыщенный красный цвет и полированная поверхность способствуют: