115 мм рубинен прът: Кристал с удължена дължина за подобрени импулсни лазерни системи

Кратко описание:

115-милиметровият рубинов прът е високопроизводителен лазерен кристал с удължена дължина, проектиран за импулсни твърдотелни лазерни системи. Изработен от синтетичен рубин - матрица от алуминиев оксид (Al₂O₃), влята с хромови йони (Cr³⁺) - рубиновият прът предлага постоянна производителност, отлична топлопроводимост и надеждна емисия при 694,3 nm. Увеличената дължина на 115-милиметровия рубинов прът в сравнение със стандартните модели увеличава усилването, позволявайки по-високо съхранение на енергия на импулс и подобрена обща ефективност на лазера.

Известен със своята чистота, твърдост и спектрални свойства, рубиненият прът остава ценен лазерен материал в научния, индустриалния и образователния сектор. Дължината от 115 мм позволява превъзходно оптично поглъщане по време на изпомпване, което се превръща в по-ярък и мощен червен лазерен изход. Независимо дали в напреднали лабораторни установки или OEM системи, рубиненият прът се оказва надеждна лазерна среда за контролиран, високоинтензивен изход.

Изпратете ни имейл

Характеристики

Подробна диаграма

Общ преглед

Производство и кристално инженерство

Създаването на рубинена пръчка включва контролиран растеж на монокристали, използвайки техниката на Чохралски. При този метод, зародишен кристал от сапфир се потапя в разтопена смес от високочист алуминиев оксид и хромов оксид. Булата се издърпва бавно и се завърта, за да се образува безупречен, оптически еднороден рубинен слитък. След това рубинената пръчка се изважда, оформя се с дължина 115 мм и се нарязва на точни размери, базирани на изискванията на оптичната система.

Всеки рубинен прът претърпява щателно полиране на цилиндричната си повърхност и крайните си страни. Тези повърхности са обработени до лазерна гладкост и обикновено получават диелектрични покрития. Високоотражателно (HR) покритие се нанася върху единия край на рубинения прът, докато другият е обработен с частичен изходен разклонител за предаване (OC) или антиотражателно (AR) покритие в зависимост от дизайна на системата. Тези покрития са жизненоважни за максимално вътрешно отражение на фотоните и минимизиране на загубите на енергия.

Хромните йони в рубиновата пръчка абсорбират изпомпваща светлина, особено в синьо-зелената част на спектъра. След възбуждане тези йони преминават в метастабилни енергийни нива. При стимулирано излъчване рубиновата пръчка излъчва кохерентна червена лазерна светлина. По-дългата геометрия на 115-милиметровата рубинена пръчка предлага по-голяма дължина на пътя за усилване на фотоните, което е критично в системите за импулсно натрупване и усилване.

Основни приложения

Рубинените пръчки, известни с изключителната си твърдост, топлопроводимост и оптична прозрачност, се използват широко във високопрецизни промишлени и научни приложения. Съставени предимно от монокристален алуминиев оксид (Al₂O₃), легиран с малко количество хром (Cr³⁺), рубиновите пръчки съчетават отлична механична якост с уникални оптични свойства, което ги прави незаменими в различни съвременни технологии.

1.Лазерна технология

Едно от най-значимите приложения на рубинените пръчки е в твърдотелните лазери. Рубинените лазери, които са сред първите лазери, разработени някога, използват синтетични рубинени кристали като усилваща среда. При оптично напомпване (обикновено с помощта на светкавични лампи), тези пръчки излъчват кохерентна червена светлина с дължина на вълната 694,3 nm. Въпреки по-новите лазерни материали, рубинените лазери все още се използват в приложения, където дългата продължителност на импулса и стабилният изход са от решаващо значение, като например в холографията, дерматологията (за премахване на татуировки) и научните експерименти.

2.Оптични инструменти

Поради отличното си пропускане на светлина и устойчивост на надраскване, рубинените пръчки често се използват в прецизни оптични инструменти. Тяхната издръжливост осигурява дълготрайна работа в тежки условия. Тези пръчки могат да служат като компоненти в делители на лъчи, оптични изолатори и високопрецизни фотонни устройства.

3.Компоненти с висока износоустойчивост

В механичните и метрологичните системи рубиновите пръчки се използват като износоустойчиви елементи. Те често се срещат в лагери за часовници, прецизни измервателни уреди и разходомери, където се изисква постоянна производителност и размерна стабилност. Високата твърдост на рубина (9 по скалата на Моос) му позволява да издържа на дългосрочно триене и налягане без деградация.

4.Медицинско и аналитично оборудване

Рубиновите пръчки понякога се използват в специализирани медицински устройства и аналитични инструменти. Тяхната биосъвместимост и инертна природа ги правят подходящи за контакт с чувствителни тъкани или химикали. В лабораторни условия рубиновите пръчки могат да бъдат намерени във високоефективни измервателни сонди и сензорни системи.

5.Научни изследвания

Във физиката и материалознанието рубиновите пръчки се използват като референтни материали за калибриране на инструменти, изучаване на оптични свойства или действат като индикатори за налягане в диамантени наковални. Тяхната флуоресценция при специфични условия помага на изследователите да анализират разпределението на напрежението и температурата в различни среди.

В заключение, рубинените пръчки продължават да бъдат основен материал в индустриите, където прецизността, издръжливостта и оптичните характеристики са от първостепенно значение. С напредъка в материалознанието непрекъснато се проучват нови приложения на рубинените пръчки, което гарантира тяхната значимост в бъдещите технологии.

Основна спецификация

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

Често задавани въпроси (ЧЗВ)

В1: Защо да избера рубинова въдица 115 мм пред по-къса?
По-дългият рубинен прът осигурява по-голям обем за съхранение на енергия и по-дълга дължина на взаимодействие, което води до по-високо усилване и по-добър пренос на енергия.

В2: Подходящ ли е рубиненият прът за Q-превключване?
Да. Рубинената пръчка работи добре с пасивни или активни Q-превключващи системи и произвежда силни импулсни изходи, когато е правилно подравнена.

В3: Какъв температурен диапазон може да понесе рубинената пръчка?
Рубинената пръчка е термично стабилна до няколкостотин градуса по Целзий. Въпреки това, по време на работа с лазер се препоръчват системи за управление на температурата.

Въпрос 4: Как покритията влияят на производителността на рубинения прът?
Висококачествените покрития подобряват ефективността на лазера, като минимизират загубата на отражателна способност. Неправилното покритие може да доведе до повреда или намалено усилване.

В5: 115-милиметровата рубинена въдица по-тежка или по-крехка ли е от по-късите въдици?
Макар и малко по-тежка, рубинената пръчка запазва отлична механична цялост. По твърдост е втора след диаманта и е устойчива на надраскване или термичен шок.

Въпрос 6: Кои източници на помпи работят най-добре с рубинения прът?
Традиционно се използват ксенонови светкавици. По-модерните системи могат да използват мощни светодиоди или диодно напомпвани зелени лазери с удвоена честота.

В7: Как трябва да се съхранява или поддържа рубинената пръчка?
Съхранявайте рубинената пръчка в среда без прах и с антистатично покритие. Избягвайте директно докосване на покритите повърхности и използвайте неабразивни кърпи или салфетки за почистване на лещи.

В8: Може ли рубиненият прът да бъде интегриран в съвременни резонаторни конструкции?
Абсолютно. Рубинената пръчка, въпреки историческите си корени, все още е широко интегрирана в оптични кухини за изследователски и търговски цели.

Въпрос 9: Какъв е животът на рубинената пръчка с дължина 115 мм?
При правилна експлоатация и поддръжка, рубиненият прът може да функционира надеждно в продължение на хиляди часове без влошаване на производителността.

Въпрос 10: Устойчива ли е рубинената пръчка на оптични повреди?
Да, но е важно да се избягва превишаване на прага на повреда на покритията. Правилното подравняване и термична регулация запазват производителността и предотвратяват напукване.

Предишно: 8-инчова LNOI (LiNbO3 върху изолатор) пластина за оптични модулатори, вълноводи, интегрални схеми

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