I primi laser sono apparsi diversi decenni fa e fino ad oggi questo segmento è promosso dalle più grandi aziende. Gli sviluppatori stanno ottenendo sempre più nuove funzionalità dell'apparecchiatura, consentendo agli utenti di utilizzarla in modo più efficace nella pratica.
Il laser al rubino a stato solido non è considerato uno dei dispositivi più promettenti di questo tipo, ma nonostante tutte le sue carenze trova ancora nicchie in funzione.
Informazioni generali
I laser Ruby appartengono alla categoria dei dispositivi a stato solido. Rispetto alle controparti chimiche e a gas, hanno una potenza inferiore. Ciò è spiegato dalla differenza nelle caratteristiche degli elementi, a causa della quale viene fornita la radiazione. Ad esempio, gli stessi laser chimici sono in grado di generare flussi luminosi con una potenza di centinaia di kilowatt. Tra le caratteristiche che contraddistinguono il laser al rubino ci sono un alto grado di monocromaticità, nonché la coerenza della radiazione. Inoltre, alcuni modelli forniscono una maggiore concentrazione di energia luminosa nello spazio, sufficiente per la fusione termonucleare riscaldando il plasma con un raggio.
Come suggerisce il nome, inil mezzo attivo del laser è un cristallo di rubino, presentato sotto forma di cilindro. In questo caso, le estremità dell'asta vengono lucidate in modo speciale. Affinché il laser al rubino fornisca la massima energia di radiazione possibile, i lati del cristallo vengono elaborati fino a raggiungere una posizione parallela al piano l'uno rispetto all' altro. Allo stesso tempo, le estremità devono essere perpendicolari all'asse dell'elemento. In alcuni casi, le estremità, che fungono in qualche modo da specchi, sono inoltre ricoperte da una pellicola dielettrica o da uno strato di argento.
Dispositivo laser Ruby
Il dispositivo include una camera con un risuonatore, oltre a una fonte di energia che eccita gli atomi del cristallo. Una lampada flash allo xeno può essere utilizzata come attivatore flash. La sorgente luminosa si trova lungo un asse del risonatore avente una forma cilindrica. Sull' altro asse c'è l'elemento rubino. Di norma vengono utilizzate aste con una lunghezza di 2-25 cm.
Il risonatore dirige quasi tutta la luce dalla lampada al cristallo. Va notato che non tutte le lampade allo xeno sono in grado di funzionare a temperature elevate, necessarie per il pompaggio ottico del cristallo. Per questo motivo, il dispositivo laser al rubino, che include sorgenti luminose allo xeno, è progettato per un funzionamento continuo, chiamato anche pulsato. Per quanto riguarda la canna, di solito è realizzata in zaffiro artificiale, che può essere modificato di conseguenza per soddisfare i requisiti prestazionalilaser.
Principio del laser
Quando il dispositivo viene attivato accendendo la lampada, si verifica un effetto di inversione con un aumento del livello di ioni cromo nel cristallo, a seguito del quale inizia un aumento a valanga del numero di fotoni emessi. In questo caso, si osserva un feedback sul risonatore, che è fornito da superfici speculari alle estremità dell'asta solida. Questo è il modo in cui viene generato un flusso strettamente diretto.
La durata dell'impulso, di norma, non supera 0,0001 s, che è inferiore rispetto alla durata di un lampo al neon. L'energia dell'impulso di un laser al rubino è 1 J. Come nel caso dei dispositivi a gas, anche il principio di funzionamento di un laser al rubino si basa sull'effetto di feedback. Ciò significa che l'intensità del flusso luminoso inizia a essere mantenuta dagli specchi che interagiscono con il risonatore ottico.
Modalità laser
Il più delle volte, nella modalità di formazione degli impulsi menzionati con un valore in millisecondi, viene utilizzato un laser con un'asta di rubino. Per ottenere tempi attivi più lunghi, le tecnologie aumentano l'energia di pompaggio ottica. Questo viene fatto attraverso l'uso di potenti lampade flash. Poiché il campo di crescita dell'impulso, dovuto al tempo di formazione di una carica elettrica in una lampada flash, è caratterizzato da una piattezza, il funzionamento del laser a rubino inizia con un certo ritardo nei momenti in cui il numero di elementi attivi supera il valori di soglia.
A volte ci sono ancheinterruzione della generazione degli impulsi. Tali fenomeni si osservano a determinati intervalli dopo una diminuzione degli indicatori di potenza, cioè quando il potenziale di potenza scende al di sotto del valore di soglia. Il laser al rubino può teoricamente funzionare in modalità continua, ma tale operazione richiede l'uso di lampade più potenti nella progettazione. In re altà, in questo caso, gli sviluppatori devono affrontare gli stessi problemi della creazione di laser a gas: l'inopportunità di utilizzare una base di elementi con caratteristiche migliorate e, di conseguenza, limitare le capacità del dispositivo.
Viste
I vantaggi dell'effetto feedback sono più pronunciati nei laser con accoppiamento non risonante. In tali progetti viene inoltre utilizzato un elemento di dispersione, che consente di irradiare uno spettro di frequenza continuo. Viene utilizzato anche un laser al rubino Q-switched: il suo design include due barre, raffreddate e non. La differenza di temperatura consente la formazione di due raggi laser, separati dalla lunghezza d'onda in angstrom. Questi raggi brillano attraverso una scarica pulsata e l'angolo formato dai loro vettori differisce di un piccolo valore.
Dove viene utilizzato il laser rubino?
Tali laser sono caratterizzati da una bassa efficienza, ma si distinguono per la stabilità termica. Queste qualità determinano le direzioni dell'uso pratico dei laser. Oggi vengono utilizzati nella creazione di olografia, così come nelle industrie dove è richiesto di eseguire operazionifare dei buchi. Tali dispositivi sono utilizzati anche nelle operazioni di saldatura. Ad esempio, nella fabbricazione di sistemi elettronici per il supporto tecnico delle comunicazioni satellitari. Il laser al rubino ha trovato il suo posto anche in medicina. L'applicazione della tecnologia in questo settore è ancora una volta dovuta alla possibilità di un'elaborazione ad alta precisione. Tali laser vengono utilizzati in sostituzione di bisturi sterili, consentendo operazioni di microchirurgia.
Conclusione
Un laser con un mezzo attivo color rubino un tempo divenne il primo sistema operativo di questo tipo. Ma con lo sviluppo di dispositivi alternativi con gas e riempitivi chimici, è diventato ovvio che le sue prestazioni hanno molti svantaggi. E questo per non parlare del fatto che il laser al rubino è uno dei più difficili dal punto di vista produttivo. Con l'aumentare delle sue proprietà lavorative, aumentano anche i requisiti per gli elementi che compongono la struttura. Di conseguenza, aumenta anche il costo del dispositivo. Tuttavia, lo sviluppo di modelli laser a cristalli di rubino ha le sue ragioni, legate, tra le altre cose, alle qualità uniche di un mezzo attivo a stato solido.
