Рубиновый стержень 115 мм: кристалл увеличенной длины для усовершенствованных импульсных лазерных систем

Краткое описание:

Рубиновый стержень длиной 115 мм — это высокопроизводительный лазерный кристалл увеличенной длины, разработанный для импульсных твердотельных лазерных систем. Изготовленный из синтетического рубина — матрицы оксида алюминия (Al₂O₃) с добавлением ионов хрома (Cr³⁺), — рубиновый стержень обеспечивает стабильную производительность, превосходную теплопроводность и стабильное излучение на длине волны 694,3 нм. Увеличенная длина рубинового стержня длиной 115 мм по сравнению со стандартными моделями повышает коэффициент усиления, позволяя увеличить запас энергии за импульс и повысить общую эффективность лазера.

Известный своей прозрачностью, твёрдостью и спектральными свойствами, рубиновый стержень остаётся ценным лазерным материалом в научных, промышленных и образовательных секторах. Длина 115 мм обеспечивает превосходное оптическое поглощение во время накачки, что обеспечивает более яркий и мощный красный лазерный поток. Рубиновый стержень зарекомендовал себя как надёжный лазерный материал для получения контролируемого высокоинтенсивного излучения как в современных лабораторных установках, так и в OEM-системах.


Функции

Подробная схема

Рубиновый лазер-стержень-7
Рубиновый лазер

Обзор

Рубиновый стержень длиной 115 мм — это высокопроизводительный лазерный кристалл увеличенной длины, разработанный для импульсных твердотельных лазерных систем. Изготовленный из синтетического рубина — матрицы оксида алюминия (Al₂O₃) с добавлением ионов хрома (Cr³⁺), — рубиновый стержень обеспечивает стабильную производительность, превосходную теплопроводность и стабильное излучение на длине волны 694,3 нм. Увеличенная длина рубинового стержня длиной 115 мм по сравнению со стандартными моделями повышает коэффициент усиления, позволяя увеличить запас энергии за импульс и повысить общую эффективность лазера.

Известный своей прозрачностью, твёрдостью и спектральными свойствами, рубиновый стержень остаётся ценным лазерным материалом в научных, промышленных и образовательных секторах. Длина 115 мм обеспечивает превосходное оптическое поглощение во время накачки, что обеспечивает более яркий и мощный красный лазерный поток. Рубиновый стержень зарекомендовал себя как надёжный лазерный материал для получения контролируемого высокоинтенсивного излучения как в современных лабораторных установках, так и в OEM-системах.

Изготовление и кристалловедение

Создание рубинового стержня предполагает контролируемое выращивание монокристалла методом Чохральского. В этом методе затравочный кристалл сапфира погружают в расплав высокочистого оксида алюминия и оксида хрома. Буля медленно вытягивается и вращается, образуя безупречный, оптически однородный рубиновый слиток. Затем рубиновый стержень извлекают, придают ему форму длиной 115 мм и разрезают на точные размеры в соответствии с требованиями оптической системы.

Каждый рубиновый стержень проходит тщательную полировку цилиндрической поверхности и торцов. Эти поверхности доводятся до лазерной гладкости и обычно имеют диэлектрические покрытия. На один конец рубинового стержня наносится высокоотражающее (HR) покрытие, а на другой конец – частично пропускающее (OC) выходное ответвление или просветляющее (AR) покрытие в зависимости от конструкции системы. Эти покрытия критически важны для максимального внутреннего отражения фотонов и минимизации потерь энергии.

Ионы хрома в рубиновом стержне поглощают свет накачки, особенно в сине-зелёной части спектра. После возбуждения эти ионы переходят на метастабильные энергетические уровни. При вынужденном излучении рубиновый стержень испускает когерентный красный лазерный свет. Удлинённая геометрия рубинового стержня длиной 115 мм обеспечивает большую длину пути для усиления фотонов, что критически важно для систем суммирования и усиления импульсов.

Основные приложения

Рубиновые стержни, известные своей исключительной твёрдостью, теплопроводностью и оптической прозрачностью, широко используются в высокоточных промышленных и научных приложениях. Рубиновые стержни, состоящие в основном из монокристаллического оксида алюминия (Al₂O₃), легированного небольшим количеством хрома (Cr³⁺), сочетают в себе превосходную механическую прочность и уникальные оптические свойства, что делает их незаменимыми в различных передовых технологиях.

1.Лазерные технологии

Одно из наиболее важных применений рубиновых стержней — твердотельные лазеры. Рубиновые лазеры, одни из первых в истории, используют в качестве активной среды синтетические кристаллы рубина. При оптической накачке (обычно с помощью импульсных ламп) эти стержни излучают когерентный красный свет с длиной волны 694,3 нм. Несмотря на появление новых лазерных материалов, рубиновые лазеры по-прежнему используются в приложениях, где критически важны большая длительность импульса и стабильность выходного сигнала, например, в голографии, дерматологии (для удаления татуировок) и научных экспериментах.

2.Оптические приборы

Благодаря превосходному светопропусканию и устойчивости к царапинам рубиновые стержни часто используются в прецизионных оптических приборах. Их прочность обеспечивает длительную работу в суровых условиях. Эти стержни могут использоваться в светоделителях, оптических изоляторах и высокоточных фотонных устройствах.

3.Компоненты с высоким уровнем износа

В механических и метрологических системах рубиновые стержни используются в качестве износостойких элементов. Они широко используются в подшипниках часов, прецизионных манометрах и расходомерах, где требуются стабильные рабочие характеристики и размерная стабильность. Высокая твёрдость рубина (9 по шкале Мооса) позволяет ему выдерживать длительное трение и давление без разрушения.

4.Медицинское и аналитическое оборудование

Рубиновые стержни иногда используются в специализированных медицинских устройствах и аналитических приборах. Их биосовместимость и инертность делают их пригодными для контакта с чувствительными тканями или химическими веществами. В лабораторных условиях рубиновые стержни используются в высокопроизводительных измерительных датчиках и сенсорных системах.

5.Научные исследования

В физике и материаловедении рубиновые стержни используются в качестве эталонных материалов для калибровки приборов, изучения оптических свойств или в качестве индикаторов давления в ячейках с алмазными наковальнями. Их флуоресценция при определённых условиях помогает исследователям анализировать распределение напряжений и температур в различных средах.

В заключение следует отметить, что рубиновые стержни по-прежнему остаются незаменимым материалом в отраслях, где точность, долговечность и оптические характеристики имеют первостепенное значение. По мере развития материаловедения постоянно исследуются новые области применения рубиновых стержней, что обеспечивает их востребованность в будущих технологиях.

Основная спецификация

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

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В1: Почему стоит выбрать 115-миллиметровый рубиновый стержень, а не более короткий стержень?
Более длинный рубиновый стержень обеспечивает больший объем для хранения энергии и большую длину взаимодействия, что приводит к большему усилению и лучшей передаче энергии.

В2: Подходит ли рубиновый стержень для модуляции добротности?
Да. Рубиновый стержень хорошо работает с пассивными и активными системами модуляции добротности и при правильной настройке создаёт мощные импульсные выходные сигналы.

В3: Какой диапазон температур выдерживает рубиновый стержень?
Рубиновый стержень термостабилен до нескольких сотен градусов Цельсия. Однако во время работы лазера рекомендуется использовать системы терморегулирования.

В4: Как покрытия влияют на характеристики рубинового стержня?
Высококачественные покрытия повышают эффективность лазера, минимизируя потери на отражение. Неправильное покрытие может привести к повреждению или снижению коэффициента усиления.

В5: Является ли рубиновый стержень длиной 115 мм более тяжелым или хрупким, чем более короткие стержни?
Рубиновый стержень, хоть и немного тяжелее, сохраняет отличную механическую прочность. По твёрдости он уступает только алмазу и хорошо противостоит царапинам и перепадам температур.

В6: Какие источники насоса лучше всего работают с рубиновым стержнем?
Традиционно используются ксеноновые лампы-вспышки. Более современные системы могут использовать мощные светодиоды или зелёные лазеры с диодной накачкой и удвоением частоты.

В7: Как следует хранить и обслуживать рубиновый стержень?
Храните рубиновый стержень в защищенном от пыли и статическом состоянии месте. Избегайте непосредственного контакта с покрытыми поверхностями и используйте для очистки неабразивные ткани или салфетки для линз.

В8: Можно ли интегрировать рубиновый стержень в современные конструкции резонаторов?
Безусловно. Рубиновый стержень, несмотря на свою историческую историю, до сих пор широко используется в исследовательских и коммерческих оптических резонаторах.

В9: Каков срок службы рубинового стержня диаметром 115 мм?
При правильной эксплуатации и обслуживании рубиновый стержень может надежно функционировать тысячи часов без ухудшения характеристик.

В10: Устойчив ли рубиновый стержень к оптическим повреждениям?
Да, но важно не допускать превышения порога разрушения покрытий. Правильное выравнивание и терморегулирование сохраняют эксплуатационные характеристики и предотвращают растрескивание.


  • Предыдущий:
  • Следующий:

  • Напишите здесь свое сообщение и отправьте его нам