100 мм рубинен прът: прецизна лазерна среда за научни и промишлени приложения

Кратко описание:

100-милиметровият рубинен прът е широко използвана среда за усилване на твърдотелни лазери, характеризираща се с яркочервената си емисионна дължина на вълната от 694,3 nm. Изработен от синтетичен корунд (Al₂O₃), легиран с хромови йони (Cr³⁺), този рубинен прът предлага отлична термична и оптична стабилност, което го прави идеален за различни лазерни системи с ниска до средна енергия. С дължина от 100 мм, рубиненият прът балансира капацитета за съхранение на енергия и компактния дизайн, позволявайки гъвкава интеграция в образователни, научни и някои промишлени лазерни устройства.

В продължение на десетилетия рубиненият прът служи като основен лазерен компонент в оптичните лаборатории, лазерните демонстрации и системите за прецизно подравняване. Размерът от 100 мм представлява стандартен избор, който пасва на широк спектър от резонаторни кухини. Отличната полирана повърхност, оптичната прозрачност и механичната здравина на рубинения прът го правят издръжлив и надежден избор, дори с появата на по-нови технологии.

Изпратете ни имейл

Характеристики

Подробна диаграма

Въведение

Принцип на производство

Производството на рубинената пръчка включва усъвършенствани техники за отглеждане на кристали, като например метода на пламъчното сливане на Верньой или метода на издърпване на Чохралски. По време на синтеза алуминиевият оксид се легира с прецизна концентрация на хромов оксид, за да се създаде равномерен рубинен кристал. След като булото се отгледа, то се ориентира, нарязва и оформя в рубинена пръчка с желаните размери - в този случай 100 мм.

Всяка рубинена пръчка след това преминава през строги процедури за полиране и покритие. Крайните повърхности се шлифоват и полират до лазерна гладкост (λ/10 или по-добра) и могат да бъдат покрити с високоотражателни (HR) или антиотражателни (AR) диелектрични слоеве, за да отговарят на специфичните конструкции на лазерните резонатори. Рубинената пръчка трябва да е без включвания и набраздявания, за да се осигури постоянно оптично изпомпване и минимални загуби от разсейване.

Хромните йони в рубинената пръчка абсорбират светлина в зеления/синия спектрален диапазон. Когато бъдат напомпвани от светкавична лампа, те се възбуждат до по-високо енергийно състояние. Когато се върнат в основното си състояние, те излъчват кохерентни червени фотони, инициирайки верижна реакция на стимулирана емисия – по този начин произвеждайки лазерен изход. 100-милиметровата рубинена пръчка е проектирана да постигне ефективно съхранение на енергия и оптимална продължителност на флуоресценцията.

Параметър

Имот	Стойност
Химична формула	Cr³⁺:Al₂O₃
Кристална система	Тригонален
Размери на елементарната клетка (шестоъгълна)	a = 4,785 Åc = 12,99 Å
Рентгенова плътност	3,98 г/см³
Точка на топене	2040°C
Термично разширение при 323 К	Перпендикулярно на оста c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹ Успоредно на оста c: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹
Топлопроводимост при 300 K	28 W/m·K
Твърдост	Моос: 9, Кнуп: 2000 кг/мм²
Модул на Юнг	345 GPa
Специфична топлина при 291 K	761 J/kg·K
Параметър на устойчивост на термично напрежение (Rₜ)	34 W/cm

Приложения на рубинови пръти в различни индустрии

Рубиновите пръчки, изработени от синтетичен монокристален алуминиев оксид, легиран с хромови йони, са високо ценени заради уникалната си комбинация от физическа твърдост, химическа стабилност и забележителни оптични свойства. Тези характеристики правят рубиновите пръчки първокласен материал за широк спектър от промишлени, научни и прецизни приложения. По-долу са изброени ключовите сектори, в които рубиновите пръчки продължават да демонстрират изключителна стойност:

1. Лазерни технологии и фотоника

Рубинените пръчки служат като усилваща среда в рубиновите лазери, излъчвайки червена светлина при 694,3 nm при оптично напомпване. Докато съвременните алтернативи като Nd:YAG и влакнести лазери доминират на пазара, рубиновите лазери все още са предпочитани в специализирани области като:

Медицинска дерматология (премахване на татуировки и лезии)
Образователни демонстрационни инструменти
Оптични изследвания, изискващи дълга продължителност на импулсите и високо качество на лъча

Отличната оптична чистота и ефективността на преобразуване на енергията на рубина го правят идеален за прецизен фотонен контрол и емисия.

2. Прецизно инженерство и метрология

Благодарение на високата си твърдост (скала на Моос 9), рубиновите пръчки се използват широко в контактни измервателни системи, включително:

Върхове на щуцери в координатно-измервателни машини (CMM)
Сонди в инструменти за прецизен контрол
Високоточни референтни точки в оптични и механични измервателни уреди

Тези инструменти разчитат на устойчивостта на рубина към деформация, осигурявайки постоянна, дългосрочна точност на измерване без износване.

3. Приложения в часовникарството и микролагерите

В производството на висококачествени часовници, рубиновите пръчки се преработват в лагери за скъпоценни камъни – малки компоненти, които намаляват триенето и износването в механичните механизми на часовници. Ниският им коефициент на триене и превъзходната им твърдост допринасят за:

Плавна работа на зъбните предавки
Удължен живот на вътрешните части на часовника
Подобрена стабилност на отчитането на времето

Освен в часовниците, рубинените пръчки се използват и в микромотори, сензори за поток и жироскопи, където се изисква ултраниско триене и надеждност.

4. Аерокосмически и вакуумни системи

В аерокосмическата, сателитната и високовакуумната среда, рубинените пръчки се използват като дистанционни елементи, опорни щифтове и оптични водачи. Техните ключови предимства включват:

Нереактивно поведение в химически агресивни среди
Отлична термична устойчивост и размерна стабилност
Нулеви магнитни смущения за електромагнитно-чувствителни устройства

Тези характеристики позволяват на рубиновите пръчки да работят безупречно при екстремни условия, включително излагане на радиация, бързи температурни промени и вакуумно напрежение.

5. Аналитични и медицински устройства

Рубинените пръчки играят съществена роля в сложните инструменти, особено там, където биосъвместимостта и химическата инертност са от решаващо значение. Приложенията включват:

Сонди със сапфирен връх в спектроскопията и диагностиката
Прецизни дюзи или компоненти за контрол на потока в анализатори
Високоиздръжливи пръти в оборудването за лабораторна автоматизация

Тяхната чиста, стабилна повърхност и устойчивост на корозия ги правят идеални за контакт с биологични проби или реактивни течности.

6. Луксозни продукти и функционален дизайн

Освен чистата си функционалност, рубиновите пръчки понякога се интегрират в луксозни химикалки, компаси, бижута и оптични прибори, служейки както като структурни, така и като декоративни елементи. Техният наситеночервен цвят и полирани повърхности допринасят за: