Τα πρώτα λέιζερ εμφανίστηκαν πριν από αρκετές δεκαετίες και μέχρι σήμερα αυτό το τμήμα προωθείται από τις μεγαλύτερες εταιρείες. Οι προγραμματιστές αποκτούν όλο και περισσότερες νέες δυνατότητες του εξοπλισμού, επιτρέποντας στους χρήστες να τον χρησιμοποιούν πιο αποτελεσματικά στην πράξη.
Το λέιζερ ρουμπίνι στερεάς κατάστασης δεν θεωρείται μία από τις πιο πολλά υποσχόμενες συσκευές αυτού του τύπου, αλλά παρ' όλες τις αδυναμίες του, εξακολουθεί να βρίσκει θέσεις σε λειτουργία.
Γενικές πληροφορίες
Τα λέιζερ Ruby ανήκουν στην κατηγορία των συσκευών στερεάς κατάστασης. Σε σύγκριση με τα αντίστοιχα χημικά και αέρια, έχουν χαμηλότερη ισχύ. Αυτό εξηγείται από τη διαφορά στα χαρακτηριστικά των στοιχείων, λόγω των οποίων παρέχεται ακτινοβολία. Για παράδειγμα, τα ίδια χημικά λέιζερ είναι ικανά να παράγουν ροές φωτός με ισχύ εκατοντάδων κιλοβάτ. Μεταξύ των χαρακτηριστικών που διακρίνουν το λέιζερ ρουμπίνι είναι ο υψηλός βαθμός μονοχρωματικότητας, καθώς και η συνοχή της ακτινοβολίας. Επιπλέον, ορισμένα μοντέλα παρέχουν αυξημένη συγκέντρωση φωτεινής ενέργειας στο διάστημα, η οποία είναι αρκετή για τη θερμοπυρηνική σύντηξη θερμαίνοντας το πλάσμα με μια δέσμη.
Όπως υποδηλώνει το όνομα, σετο ενεργό μέσο του λέιζερ είναι ένας κρύσταλλος ρουμπίνι, που παρουσιάζεται σε μορφή κυλίνδρου. Σε αυτή την περίπτωση, τα άκρα της ράβδου γυαλίζονται με ειδικό τρόπο. Προκειμένου το λέιζερ ρουμπίνι να παρέχει τη μέγιστη δυνατή ενέργεια ακτινοβολίας γι 'αυτό, οι πλευρές του κρυστάλλου υποβάλλονται σε επεξεργασία μέχρι να επιτευχθεί μια θέση σε επίπεδο παράλληλη μεταξύ τους. Ταυτόχρονα, τα άκρα πρέπει να είναι κάθετα στον άξονα του στοιχείου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα άκρα, τα οποία λειτουργούν ως καθρέφτες κατά κάποιο τρόπο, καλύπτονται επιπλέον με μια διηλεκτρική μεμβράνη ή ένα στρώμα από ασήμι.
Συσκευή λέιζερ Ruby
Η συσκευή περιλαμβάνει έναν θάλαμο με αντηχείο, καθώς και μια πηγή ενέργειας που διεγείρει τα άτομα του κρυστάλλου. Μια λάμπα φλας xenon μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ενεργοποιητής φλας. Η πηγή φωτός βρίσκεται κατά μήκος ενός άξονα του συντονιστή που έχει κυλινδρικό σχήμα. Στον άλλο άξονα βρίσκεται το ρουμπινί στοιχείο. Κατά κανόνα χρησιμοποιούνται ράβδοι μήκους 2-25 cm.
Το αντηχείο κατευθύνει σχεδόν όλο το φως από τη λάμπα στον κρύσταλλο. Πρέπει να σημειωθεί ότι δεν είναι όλοι οι λαμπτήρες xenon σε θέση να λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες απαιτούνται για την οπτική άντληση του κρυστάλλου. Για το λόγο αυτό, η συσκευή λέιζερ ρουμπίνι, η οποία περιλαμβάνει πηγές φωτός xenon, έχει σχεδιαστεί για συνεχή λειτουργία, η οποία ονομάζεται επίσης παλμική. Όσο για τη ράβδο, είναι συνήθως κατασκευασμένη από τεχνητό ζαφείρι, το οποίο μπορεί να τροποποιηθεί ανάλογα για να πληροί τις απαιτήσεις απόδοσης γιαλέιζερ.
Αρχή λέιζερ
Όταν η συσκευή ενεργοποιείται με την ενεργοποίηση της λάμπας, εμφανίζεται ένα φαινόμενο αναστροφής με αύξηση του επιπέδου των ιόντων χρωμίου στον κρύσταλλο, με αποτέλεσμα να ξεκινά μια χιονοστιβάδα αύξηση του αριθμού των εκπεμπόμενων φωτονίων. Σε αυτή την περίπτωση, παρατηρείται ανάδραση στον αντηχείο, ο οποίος παρέχεται από επιφάνειες καθρέφτη στα άκρα της συμπαγούς ράβδου. Έτσι δημιουργείται μια στενά κατευθυνόμενη ροή.
Η διάρκεια παλμού, κατά κανόνα, δεν υπερβαίνει τα 0,0001 s, η οποία είναι μικρότερη σε σύγκριση με τη διάρκεια ενός φλας νέον. Η ενέργεια παλμού ενός λέιζερ ρουμπινιού είναι 1 J. Όπως και στην περίπτωση των συσκευών αερίου, η αρχή λειτουργίας ενός λέιζερ ρουμπινιού βασίζεται επίσης στο φαινόμενο ανάδρασης. Αυτό σημαίνει ότι η ένταση της φωτεινής ροής αρχίζει να διατηρείται από τους καθρέφτες που αλληλεπιδρούν με τον οπτικό συντονιστή.
Λειτουργίες λέιζερ
Πιο συχνά, χρησιμοποιείται λέιζερ με ράβδο ρουμπινιού στον τρόπο σχηματισμού των αναφερόμενων παλμών με τιμή χιλιοστού του δευτερολέπτου. Για να επιτευχθούν μεγαλύτεροι χρόνοι ενεργοποίησης, οι τεχνολογίες αυξάνουν την ενέργεια οπτικής άντλησης. Αυτό γίνεται με τη χρήση ισχυρών λαμπτήρων φλας. Δεδομένου ότι το πεδίο ανάπτυξης παλμών, λόγω του χρόνου σχηματισμού ηλεκτρικού φορτίου σε μια λάμπα φλας, χαρακτηρίζεται από επιπεδότητα, η λειτουργία του ρουμπινιού λέιζερ ξεκινά με κάποια καθυστέρηση τις στιγμές που ο αριθμός των ενεργών στοιχείων υπερβαίνει το τιμές κατωφλίου.
Μερικές φορές υπάρχουν επίσηςδιαταραχή της παραγωγής παρορμήσεων. Τέτοια φαινόμενα παρατηρούνται σε ορισμένα διαστήματα μετά από μείωση των δεικτών ισχύος, δηλαδή όταν το δυναμικό ισχύος πέσει κάτω από την τιμή κατωφλίου. Το λέιζερ ρουμπίνι μπορεί θεωρητικά να λειτουργεί σε συνεχή λειτουργία, αλλά μια τέτοια λειτουργία απαιτεί τη χρήση πιο ισχυρών λαμπτήρων στο σχεδιασμό. Στην πραγματικότητα, σε αυτήν την περίπτωση, οι προγραμματιστές αντιμετωπίζουν τα ίδια προβλήματα όπως κατά τη δημιουργία λέιζερ αερίου - την αστοχία χρήσης μιας βάσης στοιχείων με βελτιωμένα χαρακτηριστικά και, ως εκ τούτου, τον περιορισμό των δυνατοτήτων της συσκευής.
Προβολές
Τα οφέλη του εφέ ανάδρασης είναι πιο έντονα στα λέιζερ με σύζευξη χωρίς συντονισμό. Σε τέτοια σχέδια, χρησιμοποιείται επιπλέον ένα στοιχείο σκέδασης, το οποίο καθιστά δυνατή την ακτινοβολία ενός συνεχούς φάσματος συχνοτήτων. Χρησιμοποιείται επίσης ένα λέιζερ ρουμπίνι με μεταγωγή Q - ο σχεδιασμός του περιλαμβάνει δύο ράβδους, ψυχόμενες και μη. Η διαφορά θερμοκρασίας επιτρέπει το σχηματισμό δύο ακτίνων λέιζερ, οι οποίες χωρίζονται με μήκος κύματος σε angstroms. Αυτές οι δέσμες λάμπουν μέσω μιας παλμικής εκκένωσης και η γωνία που σχηματίζεται από τα διανύσματά τους διαφέρει κατά μια μικρή τιμή.
Πού χρησιμοποιείται το λέιζερ ρουμπίνι;
Τέτοια λέιζερ χαρακτηρίζονται από χαμηλή απόδοση, αλλά διακρίνονται από θερμική σταθερότητα. Αυτές οι ιδιότητες καθορίζουν τις κατευθύνσεις της πρακτικής χρήσης των λέιζερ. Σήμερα χρησιμοποιούνται στη δημιουργία ολογραφίας, καθώς και σε βιομηχανίες όπου απαιτείται η εκτέλεση εργασιώντρύπες διάτρησης. Τέτοιες συσκευές χρησιμοποιούνται επίσης σε εργασίες συγκόλλησης. Για παράδειγμα, στην κατασκευή ηλεκτρονικών συστημάτων για την τεχνική υποστήριξη δορυφορικών επικοινωνιών. Το λέιζερ ρουμπίνι έχει βρει τη θέση του και στην ιατρική. Η εφαρμογή της τεχνολογίας στον κλάδο αυτό οφείλεται και πάλι στη δυνατότητα επεξεργασίας υψηλής ακρίβειας. Τέτοια λέιζερ χρησιμοποιούνται ως αντικατάσταση για αποστειρωμένα νυστέρια, επιτρέποντας μικροχειρουργικές επεμβάσεις.
Συμπέρασμα
Ένα λέιζερ με ένα ενεργό μέσο ρουμπινιού έγινε το πρώτο λειτουργικό σύστημα αυτού του τύπου. Αλλά με την ανάπτυξη εναλλακτικών συσκευών με αέριο και χημικά πληρωτικά, έγινε φανερό ότι η απόδοσή του έχει πολλά μειονεκτήματα. Και αυτό για να μην αναφέρουμε το γεγονός ότι το λέιζερ ρουμπίνι είναι ένα από τα πιο δύσκολα όσον αφορά την κατασκευή. Καθώς αυξάνονται οι ιδιότητες λειτουργίας του, αυξάνονται και οι απαιτήσεις για τα στοιχεία που συνθέτουν τη δομή. Αντίστοιχα, αυξάνεται και το κόστος της συσκευής. Ωστόσο, η ανάπτυξη μοντέλων λέιζερ με ρουμπίνι έχει τους δικούς της λόγους, που σχετίζονται, μεταξύ άλλων, με τις μοναδικές ιδιότητες ενός ενεργού μέσου στερεάς κατάστασης.
