Industriële toepassing van in het laboratorium geteelde edelstenen - Rubinlaserstaven

Industriële toepassing van in het laboratorium geteelde edelstenen - Rubinlaserstaven

Kort nadat het idee van de laser werd voorgesteld, werden robijnen voor het eerst gebruikt om's werelds eerste laser te maken.en ongeveer 0Cr3+ vervangt de positie van Al3+ in het kristal, en optisch behoort het tot een negatief eenassig kristal.5 tot 2 cm in diameter en 4 tot 16 cm in lengteHet kan er uitzien als een zeer lichtroze glazen staaf of een zeer diepe roodbruine kleur, afhankelijk van de Cr-dopingconcentratie van de staaf.Onder bestraling door een Xe (xenon) lamp, absorberen de elektronen die oorspronkelijk in de basistoestand E1 in het robijnkristal bevinden, de door de Xe-lamp uitgezonden fotonen en worden opgewonden tot het energieniveau E3.

De gemiddelde levensduur van deeltjes op het energieniveau E3 is zeer kort (ongeveer 10-9 seconden).De levensduur van elektronen op het E2 energieniveau is erg lang.Daarom verzamelt zich een groot aantal deeltjes op het energieniveau van E2, waardoor een deeltjesnummer-inversie tussen E2 en E1 ontstaat.het kristal heeft een versterkingseffect op fotonen met een frequentie ν die voldoet aan hν=E2 - E1Wanneer de G-vergroting groot genoeg is om aan de drempelvoorwaarde te voldoen, is er een laseruitgang van 694,3 nm aan sommige spiegelpunten.

Hoewel de efficiëntie van de robynlaser niet hoog is, slechts 0,1%, en het een donkerrood licht van 694,3 nm genereert, is het door zijn uiterst eenvoudige en representatieve structuurdie overeenkomt met de structuur van de meest gebruikte YAG-laser op dit momentDe rubynestaaf, zo dik als een pen en zo lang als een vinger, is de basis van de energie.Het kan gemakkelijk door het ijzeren plaatje heen dringen en terug reflecteren van het maanoppervlak om te worden gedetecteerd.Deze lasers werden veel gebruikt in lasersnijmachines en boormachines vóór de uitvinding van de veel efficiëntere YAG-laserstaven (1%-3%),en veel militaire niet-dodelijke wapens ook aangenomen kleinere rubyn staven.

Het enkelvoudige kristal van robijn heeft een hoge sterkte, grote hardheid, gUitstekende slijtvastheidthermische geleidbaarheid, een kleine uitbreidingscoëfficiënt, uitstekende thermische stabiliteit, hoge temperatuurweerstand, corrosiebestendigheid en hoge dielectrische eigenschappen.Het heeft een hoge doorlaatbaarheid in een breed spectrum (250-5500 nm)Het wordt op grote schaal toegepast bij de productie van laservensters met een hoog vermogen, infraroodvensters en multispectrumvensters van verschillende vormen en specificaties.en in hightech-gebieden zoals raketkappen., lichtdoorgevende spiegelstaven, optische lenzen en medische chirurgische messen.

De geboorte van de rubinelaser

De rubynlaser werd geboren in 1960 in de Hughes Research Laboratories in de Verenigde Staten.Waar de natuurkundige Theodore Maiman onderzoek deed naar de versterking van microgolfstraling door middel van gestimuleerde emissie.In die tijd hadden wetenschappers al een bepaald begrip van atoomenergie en de principes van gestimuleerde uitstoot.Het toepassen van deze theorieën op het optische frequentiebereik om een lichtbron met een hoge intensiteit en samenhang te bereiken, bleef een belangrijke uitdaging..

Maiman richtte zijn aandacht op robijnkristallen.De unieke kristallenstructuur en de eigenschappen van het energieniveau maakten het een ideale kandidaat voor het genereren van laserlicht.Maiman bekleedde beide uiteinden van een robijnstaaf met zilver om als spiegels te dienen in een resonantieoptische holte.

Wanneer de zaklamp intens licht uitstraalde, absorbeerden de chroom ionen in de robijn de energie en gingen van de basistoestand naar een opgewonden toestand.,Ze begonnen een gestimuleerde uitstoot te ondergaan, waardoor rode fotonen met een golflengte van 694,3 nanometer vrijkwamen.het stimuleren van extra chroom ionen tot het uitzenden van identieke fotonenDeze kettingreactie produceerde een krachtige, sterk gericht en samenhangende laserstraal.

Op deze manier werd's werelds eerste robijnlaser gecreëerd. De helderrode straal die het uitstraalde doorboorde de duisternis als een dageraad van nieuwe technologische belofte, wat het tijdperk van de laser inluidde.

Het werkingsprincipe van de laser

Uit de kwantummechanica is bekend dat de energie van een atoom op basis van elektronen buiten de kern discontinu is en verdeeld is in individuele energieniveaus.,Als een foton (een lichtstraal) met de juiste energie wordt bestraald op een atoom in een opgewonden toestand,Het atoom daalt naar zijn laagste energieniveau en geeft een tweede foton uit, precies hetzelfde als het eerste..
 

In de laser worden zeldzame aarddeeltjes tussen twee spiegels geplaatst.De door gestimuleerde straling geproduceerde fotonen verspreiden zich tussen de spiegels en fungeren als gestimuleerde stralingsbronnen om nieuwe fotonen te genereren.Op deze manier kan laser continu geproduceerd worden en op basis hiervan zijn de fotonen geproduceerd door de laser allemaal hetzelfde, met dezelfde energie, richting en fase.

Diepe invloed van de rubylezer

De geboorte van de rubynlaser bracht schokgolven uit in de wetenschappelijke en technologische gemeenschappen en bood ongekende hulpmiddelen voor onderzoek op gebieden als fysica, chemie en biologie.Het vermogen van de laser om hoge energie te genereren, nauw gericht balken revolutionaire industriële processen zoals snijden, lassen en boren, drastisch verbeteren van de efficiëntie en precisie.

In de medische wereld is laserchirurgie een gangbare praktijk geworden, met name in de ooggeneeskunde en cosmetische procedures, waardoor patiënten minder trauma's krijgen en sneller herstellen.de hoge frequentie en bandbreedte van laserlicht legde de basis voor glasvezeltechnologie, waardoor snellere en verdergaande informatieoverdracht mogelijk is, waardoor het concept van een "werelddorp" dichter bij de realiteit komt.

In de militaire sfeer is de ontwikkeling van laserwapens een belangrijke focus geworden voor veel landen.En de weerstand tegen elektromagnetische interferentie suggereren dat ze een centrale rol kunnen spelen in toekomstige oorlogsvoering..

Gerelateerde product aanbevelingen

Synthetische rubyenstaven Cr:Al2O3 verkrijgbaar in 2mm/4mm Dia10mm/20mm lengtes