Rubinlaser: das Prinzip der Operation

Die ersten Laser erschienen vor einigen Jahrzehntenzurück, und bis heute wird dieses Segment von den größten Unternehmen gefördert. Entwickler erhalten alle neuen Eigenschaften von Geräten, so dass Benutzer sie in der Praxis effektiver nutzen können.

Der Festkörper-Rubin-Laser gilt nicht als eines der vielversprechendsten Geräte dieser Art, aber trotz all seiner Mängel findet er immer noch Nischen in Betrieb.

Allgemeine Informationen

Rubinlaser gehören zu dieser KategorieFestkörpergeräte. Verglichen mit chemischen und Gasanaloga haben sie weniger Energie. Dies erklärt sich durch den Unterschied in den Eigenschaften der Elemente, aufgrund derer Strahlung bereitgestellt wird. Zum Beispiel können die gleichen chemischen Laser Lichtströme von mehreren hundert Kilowatt erzeugen. Unter den Eigenschaften, die den Rubinlaser auszeichnen, gibt es einen hohen Grad an Monochromasie sowie Kohärenz der Strahlung. Darüber hinaus geben einige Modelle eine erhöhte Konzentration von Lichtenergie im Raum, die für die Realisierung der thermonuklearen Fusion durch Erhitzen des Plasmas mit einem Strahl ausreicht.

Wie der Name schon sagt, als aktives MediumDer Laser wird durch einen Rubinkristall dargestellt, der in Form eines Zylinders dargestellt ist. Die Enden der Stange sind in besonderer Weise poliert. Damit ein Rubinlaser die maximal mögliche Strahlungsenergie dafür bereitstellen kann, werden die Seiten des Kristalls bearbeitet, bis die planparallele Position relativ zueinander erreicht ist. Gleichzeitig sollten die Enden senkrecht zur Achse des Elements stehen. In einigen Fällen sind die Enden, die auf irgendeine Weise Spiegel sind, zusätzlich mit einem dielektrischen Film oder einer Schicht aus Silber bedeckt.

Das Gerät der Rubinlaser

Das Gerät enthält eine Kamera mit einem Resonator undauch eine Energiequelle, die die Atome des Kristalls anregt. Als Blitzaktivator kann eine Xenon-Blitzlampe verwendet werden. Die Lichtquelle ist entlang einer Achse des Resonators angeordnet, die eine zylindrische Form aufweist. Auf der anderen Achse befindet sich ein Rubinelement. In der Regel werden Stangen mit einer Länge von 2 bis 25 cm verwendet.

Resonator fast das gesamte Licht von der Lampesendet an den Kristall. Es sollte beachtet werden, dass unter Bedingungen hoher Temperaturen, die für das optische Pumpen eines Kristalls erforderlich sind, nicht alle Xenonlampen in der Lage sind zu arbeiten. Aus diesem Grund wird die Rubinlaservorrichtung, die Lichtquellen auf Xenonbasis enthält, für einen kontinuierlichen Betriebsmodus berechnet, der auch als Impuls bezeichnet wird. Wie für die Stange, ist es in der Regel aus künstlichem Saphir, der für die betrieblichen Anforderungen des Lasers geeignet modifiziert werden kann.

Prinzip der Laseroperation

Wenn das Gerät durch Einschalten der Lampe aktiviert wirdein Inversionseffekt tritt mit einer Zunahme der Menge an Chromionen in dem Kristall auf, wodurch ein Lawinenanstieg in der Anzahl der emittierten Photonen beginnt. In diesem Fall wird eine inverse Beziehung auf dem Resonator beobachtet, die durch Spiegeloberflächen an den Enden des massiven Stabs bereitgestellt wird. So entwickelt sich der enge Fluss.

Die Pulsdauer ist in der Regel nichtübertrifft 0,0001 s, was im Vergleich zu der Dauer der Einwirkung des 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 von Spiegeln unterstützt wird, die mit dem optischen Resonator interagieren.

Laserbetriebsarten

Meistens wird ein Laser mit einem Rubinstab verwendetin der Art der Bildung der erwähnten Pulse in der Größe in der Millisekunde. Um eine längere Zeit der Aktivität zu erreichen, erhöhen Technologen die Energie des optischen Pumpens. Dies geschieht durch den Einsatz von leistungsstarken Blitzlampen. Da das Impulsanstiegsfeld aufgrund der Zeit der Bildung der elektrischen Ladung in der Blitzlampe durch eine Flachheit gekennzeichnet ist, beginnt die Arbeit des Rubinlasers mit einer gewissen Verzögerung in den Momenten, wenn die Anzahl der aktiven Elemente die Schwellenwerte überschreitet.

Manchmal gibt es Zusammenbrüche der Pulserzeugung. Solche Phänomene werden in bestimmten Intervallen nach einer Verringerung der Leistungsindikatoren beobachtet, d. H. Wenn das Leistungspotenzial unter einen Schwellenwert fällt. Theoretisch kann ein Rubinlaser in einem kontinuierlichen Modus arbeiten, aber ein solcher Betrieb erfordert die Verwendung leistungsfähigerer Lampen in dem Design. Tatsächlich sind Entwickler in diesem Fall mit den gleichen Problemen konfrontiert wie beim Erstellen von Gaslasern - der Unzweckmäßigkeit, eine Elementbasis mit erhöhten Eigenschaften zu verwenden und dadurch die Fähigkeiten des Geräts einzuschränken.

Typen

Profitieren Sie am deutlichsten vom Feedback-Effektwird in Lasern mit nichtresonanter Kopplung ausgedrückt. Bei solchen Konstruktionen wird zusätzlich ein Streuelement aufgebracht, das ein kontinuierliches Frequenzspektrum abstrahlt. Ein Rubinlaser mit einem modulierten Q-Faktor wird ebenfalls verwendet - seine Struktur umfasst zwei Stäbe, gekühlt und ungekühlt. Der Temperaturunterschied ermöglicht es, zwei Laserstrahlen zu bilden, die entlang der Wellenlänge um Angström getrennt sind. Diese Strahlen strahlen durch die gepulste Entladung, und der durch ihre Vektoren gebildete Winkel unterscheidet sich um einen kleinen Wert.

Wo wird der Rubinlaser verwendet?

Solche Laser zeichnen sich durch geringe ausWirkungsgrad, aber sie unterscheiden sich in der thermischen Stabilität. Diese Qualitäten bestimmen die Richtungen der praktischen Verwendung von Lasern. Heute werden sie für die Herstellung von Holographien verwendet, aber auch in Branchen, in denen es erforderlich ist, Stanzungen für hochpräzise Löcher durchzuführen. Verwenden Sie solche Geräte bei Schweißarbeiten. Zum Beispiel bei der Herstellung von elektronischen Systemen für die technische Unterstützung der Satellitenkommunikation. In der Medizin hat auch ein Rubinlaser seinen Platz gefunden. Die Anwendung von Technologie in dieser Industrie wird wieder durch die Möglichkeit einer hochpräzisen Verarbeitung erklärt. Solche Laser werden als Ersatz für sterile Skalpelle verwendet, die es ermöglichen, mikrochirurgische Operationen durchzuführen.

Fazit

Laser mit einem Rubin aktiven Medium in seiner Zeitwurde das erste Betriebssystem dieses Typs. Aber als die Entwicklung von alternativen Geräten mit Gas- und chemischen Füllstoffen auftrat, zeigte sich, dass ihre Leistung viele Nachteile hat. Und das ist nicht zu erwähnen, dass der Rubin-Laser einer der schwierigsten in Bezug auf die Herstellung ist. Mit steigender Verarbeitungsfähigkeit steigt auch die Anforderung an die Elemente, aus denen die Struktur besteht. Dementsprechend steigen auch die Kosten der Vorrichtung. Die Entwicklung von Modellen von Lasern auf der Basis eines Rubinkristalls hat jedoch ihre Grundlagen, die unter anderem mit den einzigartigen Eigenschaften eines Festkörper-Aktivmediums zusammenhängen.