Die ersten Laser erschienen vor einigen Jahrzehnten, und bis heute wird dieses Segment von den größten Unternehmen gefördert. Entwickler erh alten immer mehr neue Funktionen der Geräte, die es den Benutzern ermöglichen, sie in der Praxis effektiver zu nutzen.
Der Festkörper-Rubinlaser gilt nicht als eines der vielversprechendsten Geräte dieser Art, aber trotz aller Mängel findet er immer noch Nischen im Betrieb.
Allgemeine Informationen
Rubinlaser gehören zur Kategorie der Festkörpergeräte. Im Vergleich zu chemischen und gasförmigen Gegenstücken haben sie eine geringere Leistung. Dies erklärt sich durch den Unterschied in den Eigenschaften der Elemente, aufgrund derer Strahlung bereitgestellt wird. Dieselben chemischen Laser sind beispielsweise in der Lage, Lichtströme mit einer Leistung von Hunderten von Kilowatt zu erzeugen. Zu den Merkmalen, die den Rubinlaser auszeichnen, gehören ein hoher Grad an Monochromatizität sowie Kohärenz der Strahlung. Darüber hinaus bieten einige Modelle eine erhöhte Konzentration von Lichtenergie im Weltraum, die für die thermonukleare Fusion ausreicht, indem das Plasma mit einem Strahl erhitzt wird.
Wie der Name schon sagt, inDas aktive Medium des Lasers ist ein Rubinkristall, der in Form eines Zylinders präsentiert wird. In diesem Fall werden die Enden der Stange auf besondere Weise poliert. Damit der Rubin-Laser ihm die maximal mögliche Strahlungsenergie zur Verfügung stellen kann, werden die Seiten des Kristalls so lange bearbeitet, bis eine planparallele Lage zueinander erreicht ist. Gleichzeitig müssen die Enden senkrecht zur Elementachse stehen. In einigen Fällen sind die Enden, die in gewisser Weise als Spiegel wirken, zusätzlich mit einem dielektrischen Film oder einer Silberschicht bedeckt.
Rubinlasergerät
Das Gerät enthält eine Kammer mit einem Resonator sowie eine Energiequelle, die die Atome des Kristalls anregt. Als Blitzauslöser kann eine Xenon-Blitzlampe verwendet werden. Die Lichtquelle ist entlang einer Achse des Resonators angeordnet, der eine zylindrische Form hat. Auf der anderen Achse befindet sich das Rubinelement. In der Regel werden Stäbe mit einer Länge von 2-25 cm verwendet.
Der Resonator leitet fast das gesamte Licht von der Lampe zum Kristall. Es sei darauf hingewiesen, dass nicht alle Xenonlampen bei erhöhten Temperaturen arbeiten können, die für das optische Pumpen des Kristalls erforderlich sind. Aus diesem Grund ist das Rubinlasergerät, das Xenon-Lichtquellen enthält, für den Dauerbetrieb ausgelegt, der auch als gepulst bezeichnet wird. Der Stab besteht normalerweise aus künstlichem Saphir, der entsprechend modifiziert werden kann, um die Leistungsanforderungen zu erfüllenlaser.
Laserprinzip
Wenn das Gerät durch Einsch alten der Lampe aktiviert wird, tritt ein Inversionseffekt mit einer Erhöhung des Chromionengeh alts im Kristall auf, wodurch eine Lawinenerhöhung der Anzahl der emittierten Photonen beginnt. Dabei wird am Resonator eine Rückkopplung beobachtet, die durch Spiegelflächen an den Enden des massiven Stabes bereitgestellt wird. So entsteht eine eng gerichtete Strömung.
Die Impulsdauer überschreitet in der Regel nicht 0,0001 s, was im Vergleich zur Dauer eines Neonblitzes kürzer ist. Die Pulsenergie eines Rubinlasers beträgt 1 J. Wie bei Gasgeräten basiert auch das Funktionsprinzip eines Rubinlasers auf dem Rückkopplungseffekt. Dies bedeutet, dass die Intensität des Lichtflusses durch die Wechselwirkung der Spiegel mit dem optischen Resonator aufrechterh alten wird.
Lasermodi
Am häufigsten wird ein Laser mit einem Rubinstab im Modus der Bildung der erwähnten Impulse mit einem Millisekundenwert verwendet. Um längere aktive Zeiten zu erreichen, erhöhen die Technologien die optische Pumpenergie. Dies geschieht durch den Einsatz leistungsstarker Blitzlampen. Da das Pulswachstumsfeld aufgrund der Zeit der Bildung einer elektrischen Ladung in einer Blitzlampe durch eine Ebenheit gekennzeichnet ist, beginnt der Betrieb des Rubinlasers mit einer gewissen Verzögerung in den Momenten, in denen die Anzahl der aktiven Elemente die überschreitet Schwellenwerte.
Manchmal gibt es auchStörung der Impulserzeugung. Solche Phänomene werden in bestimmten Intervallen nach einer Abnahme der Leistungsindikatoren beobachtet, dh wenn das Leistungspotential unter den Schwellenwert fällt. Der Rubinlaser kann theoretisch im Dauerbetrieb arbeiten, aber ein solcher Betrieb erfordert die Verwendung leistungsstärkerer Lampen im Design. Tatsächlich stehen die Entwickler in diesem Fall vor den gleichen Problemen wie beim Erstellen von Gaslasern - der Unzweckmäßigkeit, eine Elementbasis mit verbesserten Eigenschaften zu verwenden und infolgedessen die Fähigkeiten des Geräts einzuschränken.
Aufrufe
Die Vorteile des Rückkopplungseffekts sind am deutlichsten bei Lasern mit nicht-resonanter Kopplung. Bei solchen Konstruktionen wird zusätzlich ein Streuelement verwendet, das es ermöglicht, ein kontinuierliches Frequenzspektrum abzustrahlen. Ein gütegesch alteter Rubinlaser wird ebenfalls verwendet - sein Design umfasst zwei Stäbe, gekühlt und ungekühlt. Der Temperaturunterschied ermöglicht die Bildung von zwei Laserstrahlen, die durch Wellenlängen in Ångström getrennt sind. Diese Strahlen scheinen durch eine gepulste Entladung, und der von ihren Vektoren gebildete Winkel unterscheidet sich um einen kleinen Wert.
Wo wird der Rubinlaser eingesetzt?
Solche Laser zeichnen sich durch einen geringen Wirkungsgrad aus, zeichnen sich aber durch thermische Stabilität aus. Diese Qualitäten bestimmen die Richtungen des praktischen Einsatzes von Lasern. Heute werden sie bei der Erstellung von Holographie sowie in Branchen verwendet, in denen Operationen durchgeführt werden müssenLöcher stanzen. Auch bei Schweißarbeiten werden solche Geräte eingesetzt. Beispielsweise bei der Herstellung elektronischer Systeme zur technischen Unterstützung der Satellitenkommunikation. Auch in der Medizin hat der Rubinlaser seinen Platz gefunden. Die Anwendung der Technologie in dieser Branche ist wiederum auf die Möglichkeit der hochpräzisen Bearbeitung zurückzuführen. Solche Laser werden als Ersatz für sterile Skalpelle verwendet und ermöglichen mikrochirurgische Operationen.
Schlussfolgerung
Ein Laser mit rubinaktivem Medium wurde einst zum ersten Betriebssystem dieser Art. Aber mit der Entwicklung alternativer Geräte mit Gas- und chemischen Füllstoffen wurde deutlich, dass ihre Leistung viele Nachteile hat. Ganz zu schweigen von der Tatsache, dass der Rubinlaser einer der schwierigsten in der Herstellung ist. Mit zunehmenden Verarbeitungseigenschaften steigen auch die Anforderungen an die Elemente, aus denen die Struktur besteht. Dementsprechend steigen auch die Kosten der Vorrichtung. Die Entwicklung von Rubinkristall-Lasermodellen hat jedoch ihre eigenen Gründe, die unter anderem mit den einzigartigen Eigenschaften eines aktiven Festkörpermediums zusammenhängen.
