De første lasere dukkede op for flere årtier siden, og den dag i dag promoveres dette segment af de største virksomheder. Udviklere får flere og flere nye funktioner i udstyret, hvilket giver brugerne mulighed for at bruge det mere effektivt i praksis.
Rubylaseren i solid state anses ikke for at være en af de mest lovende enheder af denne type, men på trods af alle dens mangler finder den stadig nicher i drift.
Generelle oplysninger
Rubylasere tilhører kategorien af solid-state-enheder. Sammenlignet med kemiske og gasmodparter har de en lavere effekt. Dette forklares af forskellen i elementernes egenskaber, på grund af hvilken stråling er tilvejebragt. For eksempel er de samme kemiske lasere i stand til at generere lysstrømme med en effekt på hundredvis af kilowatt. Blandt de funktioner, der adskiller rubinlaseren, er en høj grad af monokromaticitet såvel som strålingssammenhæng. Derudover giver nogle modeller en øget koncentration af lysenergi i rummet, hvilket er nok til termonuklear fusion ved at opvarme plasmaet med en stråle.
Som navnet antyder, ilaserens aktive medium er en rubinkrystal, præsenteret i form af en cylinder. I dette tilfælde er enderne af stangen poleret på en speciel måde. For at rubinlaseren skal give den størst mulige strålingsenergi til den, behandles siderne af krystallen, indtil en plan-parallel position er nået i forhold til hinanden. Samtidig skal enderne være vinkelrette på elementets akse. I nogle tilfælde er enderne, der på en eller anden måde fungerer som spejle, desuden dækket med en dielektrisk film eller et lag sølv.
Rubylaserenhed
Enheden inkluderer et kammer med en resonator samt en energikilde, der exciterer krystallens atomer. En xenon-blitzlampe kan bruges som blitzaktivator. Lyskilden er placeret langs den ene akse af resonatoren med en cylindrisk form. På den anden akse er rubinelementet. Som regel bruges stænger med en længde på 2-25 cm.
Resonatoren leder næsten alt lyset fra lampen til krystallen. Det skal bemærkes, at ikke alle xenonlamper er i stand til at fungere ved forhøjede temperaturer, som er nødvendige for optisk pumpning af krystallen. Af denne grund er rubin-laserenheden, som inkluderer xenon-lyskilder, designet til kontinuerlig drift, som også kaldes pulseret. Med hensyn til stangen er den norm alt lavet af kunstig safir, som kan modificeres i overensstemmelse hermed for at opfylde ydeevnekravene forlaser.
Laserprincip
Når enheden aktiveres ved at tænde for lampen, opstår der en inversionseffekt med en stigning i niveauet af chromioner i krystallen, som følge heraf en lavinestigning i antallet af udsendte fotoner. I dette tilfælde observeres feedback på resonatoren, som leveres af spejloverflader ved enderne af den massive stang. Sådan genereres et snævert rettet flow.
Pulsvarigheden overstiger som regel ikke 0,0001 s, hvilket er kortere sammenlignet med varigheden af en neonblitz. Pulsenergien for en rubinlaser er 1 J. Som i tilfældet med gasanordninger er princippet om drift af en rubinlaser også baseret på feedback-effekten. Det betyder, at intensiteten af lysfluxen begynder at blive opretholdt af spejlene, der interagerer med den optiske resonator.
Lasertilstande
Oftest bruges en laser med en rubinstang i formen for dannelse af de nævnte impulser med en millisekundværdi. For at opnå længere aktive tider øger teknologierne den optiske pumpeenergi. Dette gøres ved brug af kraftige blitzlamper. Da pulsvækstfeltet, på grund af tidspunktet for dannelsen af en elektrisk ladning i en flashlampe, er karakteriseret ved en fladhed, starter driften af rubinlaseren med en vis forsinkelse i de øjeblikke, hvor antallet af aktive elementer overstiger tærskelværdier.
Nogle gange er der ogsåforstyrrelse af impulsgenerering. Sådanne fænomener observeres med visse intervaller efter et fald i effektindikatorer, det vil sige når effektpotentialet falder under tærskelværdien. Rubinlaseren kan teoretisk fungere i en kontinuerlig tilstand, men en sådan operation kræver brug af kraftigere lamper i designet. Faktisk står udviklere i dette tilfælde over for de samme problemer, som når de laver gaslasere - det uhensigtsmæssige ved at bruge en elementbase med forbedrede egenskaber og som et resultat begrænser enhedens muligheder.
Visninger
Fordelene ved feedback-effekten er mest udt alte i lasere med ikke-resonant kobling. I sådanne designs anvendes der desuden et spredningselement, som gør det muligt at udstråle et kontinuerligt frekvensspektrum. En Q-switched rubin-laser bruges også - dens design inkluderer to stænger, afkølet og ukølet. Temperaturforskellen tillader dannelsen af to laserstråler, som er adskilt af bølgelængde i ångstrøm. Disse stråler skinner gennem en pulseret udladning, og den vinkel, der dannes af deres vektorer, afviger med en lille værdi.
Hvor bruges rubin-laseren?
Sådanne lasere er kendetegnet ved en lav effektivitet, men de er kendetegnet ved termisk stabilitet. Disse kvaliteter bestemmer retningerne for praktisk brug af lasere. I dag bruges de i skabelsen af holografi, såvel som i industrier, hvor det er nødvendigt at udføre operationerudstansning af huller. Sådanne enheder bruges også til svejseoperationer. For eksempel ved fremstilling af elektroniske systemer til teknisk support af satellitkommunikation. Rubinlaseren har også fundet sin plads i medicin. Anvendelsen af teknologi i denne industri skyldes igen muligheden for højpræcisionsbehandling. Sådanne lasere bruges som erstatning for sterile skalpeller, hvilket muliggør mikrokirurgiske operationer.
Konklusion
En laser med et rubinaktivt medium blev på et tidspunkt det første operativsystem af denne type. Men med udviklingen af alternative enheder med gas og kemiske fyldstoffer blev det indlysende, at dens ydeevne har mange ulemper. Og dette er ikke at nævne det faktum, at rubinlaseren er en af de sværeste med hensyn til fremstilling. Efterhånden som dens arbejdsegenskaber øges, øges kravene til de elementer, der udgør strukturen. Følgelig stiger omkostningerne ved enheden også. Udviklingen af rubinkrystallasermodeller har dog sine egne årsager, blandt andet relateret til de unikke kvaliteter ved et solid-state aktivt medium.
