Các tia laser đầu tiên xuất hiện cách đây vài thập kỷ, và cho đến ngày nay phân khúc này đang được các công ty lớn nhất thúc đẩy. Các nhà phát triển ngày càng nhận được nhiều tính năng mới của thiết bị, cho phép người dùng sử dụng thiết bị hiệu quả hơn trong thực tế.
Tia laser hồng ngọc thể rắn không được coi là một trong những thiết bị hứa hẹn nhất thuộc loại này, nhưng đối với tất cả những thiếu sót của nó, nó vẫn tìm thấy những lỗ hổng đang hoạt động.
Thông tin chung
Ruby laser thuộc loại thiết bị trạng thái rắn. So với các chất hóa học và khí đốt, chúng có sức mạnh thấp hơn. Điều này được giải thích bởi sự khác biệt về đặc tính của các nguyên tố, do bức xạ được cung cấp. Ví dụ, cùng một loại laze hóa học có khả năng tạo ra thông lượng ánh sáng với công suất hàng trăm kilowatt. Trong số các đặc điểm giúp phân biệt tia laser ruby là mức độ đơn sắc cao, cũng như tính liên kết của bức xạ. Ngoài ra, một số mô hình cung cấp sự tập trung năng lượng ánh sáng tăng lên trong không gian, đủ cho phản ứng tổng hợp nhiệt hạch bằng cách đốt nóng plasma bằng một chùm tia.
Như tên của nó, trongmôi trường hoạt động của laser là tinh thể hồng ngọc, được trình bày dưới dạng hình trụ. Trong trường hợp này, các đầu của thanh được đánh bóng theo một cách đặc biệt. Để tia laser hồng ngọc cung cấp năng lượng bức xạ tối đa có thể cho nó, các mặt của tinh thể được xử lý cho đến khi đạt được vị trí song song mặt phẳng so với nhau. Đồng thời, các đầu mút phải vuông góc với trục của phần tử. Trong một số trường hợp, các đầu đóng vai trò như gương theo một cách nào đó, được phủ thêm một lớp màng điện môi hoặc một lớp bạc.
thiết bị laser Ruby
Thiết bị bao gồm một buồng với bộ cộng hưởng, cũng như một nguồn năng lượng kích thích các nguyên tử của tinh thể. Đèn nháy xenon có thể được sử dụng như một chất kích hoạt đèn nháy. Nguồn sáng nằm dọc theo một trục của bộ cộng hưởng có dạng hình trụ. Trên trục còn lại là nguyên tố ruby. Theo quy định, các que có chiều dài từ 2-25 cm được sử dụng.
Bộ cộng hưởng hướng gần như tất cả ánh sáng từ đèn đến pha lê. Cần lưu ý rằng không phải tất cả các đèn xenon đều có thể hoạt động ở nhiệt độ cao, điều này cần thiết cho quá trình bơm quang của tinh thể. Vì lý do này, thiết bị laser ruby, bao gồm các nguồn sáng xenon, được thiết kế để hoạt động liên tục, còn được gọi là xung. Đối với thanh, nó thường được làm bằng sapphire nhân tạo, có thể được sửa đổi cho phù hợp để đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất cholaze.
Nguyên lý laser
Khi thiết bị được kích hoạt bằng cách bật đèn, hiệu ứng nghịch đảo xảy ra với sự gia tăng mức độ ion crom trong tinh thể, kết quả là sự gia tăng số lượng photon phát ra bắt đầu xảy ra. Trong trường hợp này, phản hồi được quan sát trên bộ cộng hưởng, được cung cấp bởi các bề mặt gương ở các đầu của thanh rắn. Đây là cách tạo ra luồng có định hướng hẹp.
Thời lượng xung, theo quy luật, không vượt quá 0,0001 s, ngắn hơn so với thời lượng của đèn flash neon. Năng lượng xung của laser hồng ngọc là 1 J. Cũng như trong trường hợp thiết bị khí, nguyên tắc hoạt động của laser hồng ngọc cũng dựa trên hiệu ứng phản hồi. Điều này có nghĩa là cường độ của thông lượng ánh sáng bắt đầu được duy trì bởi các gương tương tác với bộ cộng hưởng quang học.
Chế độ Laser
Thông thường, một tia laser có thanh hồng ngọc được sử dụng trong chế độ hình thành các xung được đề cập với giá trị mili giây. Để đạt được thời gian hoạt động lâu hơn, các công nghệ tăng cường năng lượng bơm quang học. Điều này được thực hiện thông qua việc sử dụng đèn nháy mạnh. Vì trường tăng trưởng xung, do thời gian hình thành điện tích trong đèn nháy, được đặc trưng bởi độ phẳng, hoạt động của laser hồng ngọc bắt đầu có độ trễ nhất định tại những thời điểm khi số lượng phần tử hoạt động vượt quá giá trị ngưỡng.
Đôi khi cũng cósự gián đoạn của quá trình tạo xung động. Hiện tượng như vậy được quan sát thấy trong những khoảng thời gian nhất định sau khi giảm chỉ số công suất, tức là khi điện thế giảm xuống dưới giá trị ngưỡng. Về mặt lý thuyết, tia laser hồng ngọc có thể hoạt động ở chế độ liên tục, nhưng hoạt động như vậy đòi hỏi phải sử dụng các loại đèn mạnh hơn trong thiết kế. Trên thực tế, trong trường hợp này, các nhà phát triển đang phải đối mặt với những vấn đề tương tự như khi tạo ra tia laser khí - sự không hiệu quả của việc sử dụng cơ sở nguyên tố với các đặc tính nâng cao và kết quả là hạn chế khả năng của thiết bị.
Lượt xem
Lợi ích của hiệu ứng phản hồi rõ rệt nhất ở các tia laser có khớp nối không cộng hưởng. Trong các thiết kế như vậy, một phần tử tán xạ được sử dụng bổ sung, giúp nó có thể phát ra một phổ tần số liên tục. Một tia laser ruby chuyển mạch Q cũng được sử dụng - thiết kế của nó bao gồm hai thanh, được làm mát và không được làm lạnh. Sự chênh lệch nhiệt độ cho phép hình thành hai chùm tia laser, chúng được phân tách theo bước sóng thành các angstrom. Những chùm sáng này chiếu qua phóng điện xung và góc tạo bởi vectơ của chúng khác nhau một giá trị nhỏ.
Tia laser hồng ngọc được sử dụng ở đâu?
Những loại laser như vậy có đặc điểm là hiệu suất thấp, nhưng chúng được phân biệt bởi tính ổn định nhiệt. Những phẩm chất này xác định hướng sử dụng laser trong thực tế. Ngày nay, chúng được sử dụng trong việc tạo ra ảnh ba chiều, cũng như trong các ngành công nghiệp yêu cầu thực hiện các hoạt độngđột lỗ. Các thiết bị như vậy cũng được sử dụng trong các hoạt động hàn. Ví dụ, trong việc sản xuất các hệ thống điện tử để hỗ trợ kỹ thuật cho thông tin liên lạc vệ tinh. Tia laser hồng ngọc cũng đã tìm thấy vị trí của mình trong y học. Việc áp dụng công nghệ trong ngành này một lần nữa là do khả năng gia công chính xác cao. Những tia laser như vậy được sử dụng để thay thế cho dao mổ vô trùng, cho phép thực hiện các hoạt động vi phẫu.
Kết
Một tia laze có môi trường hoạt tính hồng ngọc đã trở thành hệ điều hành đầu tiên thuộc loại này. Nhưng với sự phát triển của các thiết bị thay thế với chất độn khí và hóa học, rõ ràng là hiệu suất của nó có nhiều nhược điểm. Và đây là chưa kể đến thực tế là tia laser hồng ngọc là một trong những loại tia khó chế tạo nhất. Khi đặc tính làm việc của nó tăng lên, các yêu cầu đối với các phần tử tạo nên cấu trúc cũng tăng lên. Theo đó, giá thành của thiết bị cũng tăng lên. Tuy nhiên, sự phát triển của các mô hình laser tinh thể hồng ngọc có lý do riêng của nó, trong số những lý do khác, liên quan đến những phẩm chất độc đáo của môi trường hoạt động ở trạng thái rắn.
