Рубин штап од 115 мм: Кристал продужене дужине за побољшане импулсне ласерске системе
Детаљан дијаграм


Преглед
Рубин штап од 115 мм је високо ефикасни ласерски кристал продужене дужине, дизајниран за импулсне чврстофазне ласерске системе. Направљен од синтетичког рубина - матрице алуминијум оксида (Al₂O₃) инфузиране јонима хрома (Cr³⁺) - рубин штап нуди конзистентне перформансе, одличну топлотну проводљивост и поуздану емисију на 694,3 nm. Повећана дужина рубин штапа од 115 мм у поређењу са стандардним моделима повећава појачање, омогућавајући веће складиштење енергије по импулсу и побољшану укупну ефикасност ласера.
Познат по својој јасноћи, тврдоћи и спектралним својствима, рубински штап остаје цењени ласерски материјал у научном, индустријском и образовном сектору. Дужина од 115 мм омогућава супериорну оптичку апсорпцију током пумпања, што се претвара у светлији и снажнији црвени ласерски излаз. Било да се ради о напредним лабораторијским поставкама или OEM системима, рубински штап се показао као поуздан ласерски медијум за контролисани, високоинтензитетни излаз.
Израда и кристално инжењерство
Стварање рубинског штапића подразумева контролисани раст монокристала коришћењем Чохралског поступка. Код ове методе, семе кристала сафира се урања у растопљену мешавину високочистог алуминијум оксида и хром оксида. Кугла се полако извлачи и ротира да би се формирао беспрекоран, оптички уједначен рубински ингот. Рубински штапић се затим извлачи, обликује на дужину од 115 мм и сече на прецизне димензије на основу захтева оптичког система.
Свака рубинска шипка подлеже пажљивом полирању своје цилиндричне површине и чеоних површина. Ове површине се завршно обрађују до равности ласерског квалитета и обично добијају диелектричне премазе. Високорефлектујући (HR) премаз се наноси на један крај рубинске шипке, док се други третира делимичним трансмисионим излазним спрегачем (OC) или антирефлексним (AR) премазом, у зависности од дизајна система. Ови премази су витални за максимизирање унутрашње рефлексије фотона и минимизирање губитка енергије.
Јони хрома у рубинском штапићу апсорбују пумпајућу светлост, посебно у плаво-зеленом делу спектра. Једном побуђени, ови јони прелазе на метастабилне енергетске нивое. Након стимулисане емисије, рубински штапић емитује кохерентну црвену ласерску светлост. Дужа геометрија рубинског штапића од 115 мм нуди дужу путању за добитак фотона, што је критично у системима за слагање импулса и појачавање.
Основне апликације
Рубинске шипке, познате по својој изузетној тврдоћи, топлотној проводљивости и оптичкој транспарентности, широко се користе у високопрецизним индустријским и научним применама. Састављене првенствено од монокристалног алуминијум оксида (Al₂O₃) допираног малом количином хрома (Cr³⁺), рубинске шипке комбинују одличну механичку чврстоћу са јединственим оптичким својствима, што их чини неопходним у разним напредним технологијама.
1.Ласерска технологија
Једна од најзначајнијих употреба рубинских штапића је у чврстим ласерима. Рубински ласери, који су били међу првим ласерима икада развијеним, користе синтетичке кристале рубина као медијум за појачање. Када се оптички пумпају (обично помоћу блица), ови штапићи емитују кохерентну црвену светлост на таласној дужини од 694,3 nm. Упркос новијим ласерским материјалима, рубински ласери се и даље користе у применама где су дуго трајање импулса и стабилан излаз критични, као што су холографија, дерматологија (за уклањање тетоважа) и научни експерименти.
2.Оптички инструменти
Због одличног преноса светлости и отпорности на гребање, рубински штапићи се често користе у прецизним оптичким инструментима. Њихова издржљивост обезбеђује дуготрајне перформансе у тешким условима. Ови штапићи могу служити као компоненте у делитељима снопа, оптичким изолаторима и високопрецизним фотонским уређајима.
3.Компоненте отпорне на хабање
У механичким и метролошким системима, рубинске шипке се користе као елементи отпорни на хабање. Обично се налазе у лежајевима сатова, прецизним мерачима и протокомерима, где су потребне конзистентне перформансе и димензионална стабилност. Висока тврдоћа рубина (9 на Мосовој скали) омогућава му да издржи дуготрајно трење и притисак без деградације.
4.Медицинска и аналитичка опрема
Рубинске шипке се понекад користе у специјализованим медицинским уређајима и аналитичким инструментима. Њихова биокомпатибилност и инертна природа чине их погодним за контакт са осетљивим ткивима или хемикалијама. У лабораторијским поставкама, рубинске шипке се могу наћи у високо ефикасним мерним сондама и сензорским системима.
5.Научно истраживање
У физици и науци о материјалима, рубински штапићи се користе као референтни материјали за калибрацију инструмената, проучавање оптичких својстава или делују као индикатори притиска у ћелијама дијамантског наковња. Њихова флуоресценција под одређеним условима помаже истраживачима да анализирају расподелу напона и температуре у различитим окружењима.
Закључно, рубински штапићи и даље представљају неопходан материјал у свим индустријама где су прецизност, издржљивост и оптичке перформансе од највеће важности. Како наука о материјалима напредује, стално се истражују нове примене рубинских штапића, што осигурава њихову релевантност у будућим технологијама.
Основна спецификација
Некретнина | Вредност |
---|---|
Хемијска формула | Cr³⁺:Al₂O₃ |
Кристални систем | Тригонални |
Димензије јединичне ћелије (хексагоналне) | a = 4,785 Åc = 12,99 Å |
Густина X-зрака | 3,98 г/цм³ |
Тачка топљења | 2040°C |
Термичко ширење на 323 К | Нормално на c-осу: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹ Паралелно са c-осом: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
Топлотна проводљивост на 300 К | 28 W/m·K |
Тврдоћа | Мосова скала: 9, Кнупова скала: 2000 кг/мм² |
Јангов модул | 345 GPa |
Специфична топлота на 291 К | 761 Ј/кг·К |
Параметар отпорности на термички стрес (Rₜ) | 34 W/cm |
Често постављана питања (FAQ)
П1: Зашто изабрати рубински штап од 115 мм уместо краћег штапа?
Дужи рубински штап обезбеђује већу запремину за складиштење енергије и дужу дужину интеракције, што резултира већим добитком и бољим преносом енергије.
П2: Да ли је рубински штап погодан за Q-прекидање?
Да. Рубински штап добро функционише са пасивним или активним системима Q-прекидања и производи јаке импулсне излазе када је правилно поравнат.
П3: Који температурни опсег може да толерише рубинска шипка?
Рубинска шипка је термички стабилна до неколико стотина степени Целзијуса. Међутим, препоручују се системи за управљање температуром током рада ласера.
П4: Како премази утичу на перформансе рубинског штапа?
Висококвалитетни премази побољшавају ефикасност ласера минимизирањем губитка рефлексије. Неправилан премаз може довести до оштећења или смањења појачања.
П5: Да ли је рубински штап од 115 мм тежи или крхкији од краћих штапова?
Иако је мало тежи, рубински штапић задржава одличан механички интегритет. По тврдоћи је други после дијаманта и добро је отпоран на огреботине или термички удар.
П6: Који извори пумпе најбоље раде са рубинским штапом?
Традиционално се користе ксенонске бљескалице. Модернији системи могу користити снажне ЛЕД диоде или зелене ласере са диодним пумпањем и удвострученом фреквенцијом.
П7: Како треба чувати или одржавати рубински штап?
Држите рубински штапић у окружењу без прашине и антистатичком окружењу. Избегавајте директно додиривање премазаних површина и користите неабразивне крпе или марамице за чишћење сочива.
П8: Да ли се рубински штап може интегрисати у модерне дизајне резонатора?
Апсолутно. Рубински штапић, упркос својим историјским коренима, и даље је широко интегрисан у оптичке шупљине истраживачког и комерцијалног квалитета.
П9: Колики је век трајања рубинског штапа од 115 мм?
Уз правилан рад и одржавање, рубински штап може поуздано да функционише хиљадама сати без губитка перформанси.
П10: Да ли је рубински штапић отпоран на оптичка оштећења?
Да, али је важно избећи прекорачење прага оштећења премаза. Правилно поравнање и термичка регулација очувају перформансе и спречавају пуцање.