Prvi laserji so se pojavili pred nekaj desetletji in še danes ta segment promovirajo največja podjetja. Razvijalci dobivajo vedno več novih funkcij opreme, ki uporabnikom omogočajo učinkovitejšo uporabo v praksi.
Polprevodniški rubin laser ne velja za eno najbolj obetavnih naprav te vrste, vendar kljub vsem pomanjkljivostim še vedno najde svoje niše v delovanju.
Splošne informacije
Ruby laserji spadajo v kategorijo polprevodniških naprav. V primerjavi s kemičnimi in plinskimi kolegi imajo manjšo moč. To je razloženo z razliko v značilnostih elementov, zaradi katerih je zagotovljeno sevanje. Na primer, isti kemični laserji so sposobni ustvariti svetlobne tokove z močjo več sto kilovatov. Med značilnostmi, po katerih se razlikuje rubinski laser, je visoka stopnja monokromatičnosti, pa tudi koherentnost sevanja. Poleg tega nekateri modeli zagotavljajo povečano koncentracijo svetlobne energije v prostoru, kar je dovolj za termonuklearno fuzijo s segrevanjem plazme s snopom.
Kot že ime pove, vAktivni medij laserja je kristal rubina, predstavljen v obliki valja. V tem primeru so konci palice polirani na poseben način. Da bi rubinski laser zagotovil največjo možno energijo sevanja zanj, se stranice kristala obdelujejo, dokler se ne doseže ravno vzporedni položaj drug glede drugega. Hkrati morajo biti konci pravokotni na os elementa. V nekaterih primerih so konci, ki na nek način delujejo kot ogledala, dodatno prekriti z dielektričnim filmom ali plastjo srebra.
Ruby laserska naprava
Naprava vključuje komoro z resonatorjem, pa tudi vir energije, ki vzbuja atome kristala. Kot aktivator bliskavice lahko uporabite ksenonsko bliskavico. Svetlobni vir se nahaja vzdolž ene osi resonatorja, ki ima cilindrično obliko. Na drugi osi je rubin element. Praviloma se uporabljajo palice dolžine 2-25 cm.
Resonator usmeri skoraj vso svetlobo iz svetilke v kristal. Treba je opozoriti, da vse ksenonske žarnice ne morejo delovati pri povišanih temperaturah, ki so potrebne za optično črpanje kristala. Iz tega razloga je laserska naprava rubin, ki vključuje ksenonske vire svetlobe, zasnovana za neprekinjeno delovanje, ki se imenuje tudi impulzno. Kar zadeva palico, je običajno izdelana iz umetnega safirja, ki se lahko ustrezno spremeni, da ustreza zahtevam glede zmogljivosti zalaser.
Lasersko načelo
Ko se naprava aktivira z vklopom svetilke, se pojavi inverzni učinek s povečanjem nivoja kromovih ionov v kristalu, zaradi česar se začne plazovito povečanje števila oddanih fotonov. V tem primeru opazimo povratno informacijo na resonatorju, ki jo zagotavljajo zrcalne površine na koncih trdne palice. Tako nastane ozko usmerjen tok.
Trajanje impulza praviloma ne presega 0,0001 s, kar je krajše v primerjavi s trajanjem neonske bliskavice. Energija impulza rubinskega laserja je 1 J. Tako kot v primeru plinskih naprav tudi princip delovanja rubinskega laserja temelji na povratnem učinku. To pomeni, da se intenzivnost svetlobnega toka začne vzdrževati z zrcali v interakciji z optičnim resonatorjem.
Laserski načini
Najpogosteje se v načinu oblikovanja omenjenih impulzov z milisekundno vrednostjo uporablja laser z rubinasto palico. Za doseganje daljših aktivnih časov tehnologije povečajo energijo optičnega črpanja. To se naredi z uporabo močnih bliskavic. Ker je za polje rasti impulza zaradi časa nastanka električnega naboja v bliskavici značilna ravnost, se delovanje rubinskega laserja začne z nekaj zamude v trenutkih, ko število aktivnih elementov preseže mejne vrednosti.
Včasih so tudimotnje generiranja impulzov. Takšne pojave opazimo v določenih intervalih po zmanjšanju kazalnikov moči, to je, ko potencial moči pade pod mejno vrednost. Rubinski laser lahko teoretično deluje v neprekinjenem načinu, vendar takšno delovanje zahteva uporabo močnejših svetilk pri oblikovanju. Pravzaprav se v tem primeru razvijalci soočajo z enakimi težavami kot pri ustvarjanju plinskih laserjev - neuporabnostjo uporabe elementov z izboljšanimi lastnostmi in posledično omejevanjem zmogljivosti naprave.
Ogledi
Prednosti povratnega učinka so najbolj izrazite pri laserjih z neresonančno sklopko. Pri takih izvedbah se dodatno uporablja razpršilni element, ki omogoča oddajanje neprekinjenega frekvenčnega spektra. Uporablja se tudi rubinski laser s preklopom Q - njegova zasnova vključuje dve palici, ohlajeni in nehlajeni. Temperaturna razlika omogoča tvorbo dveh laserskih žarkov, ki sta po valovni dolžini ločena v angstreme. Ti žarki sijejo skozi impulzno razelektritev in kot, ki ga tvorijo njihovi vektorji, se razlikuje za majhno vrednost.
Kje se uporablja rubin laser?
Za takšne laserje je značilna nizka učinkovitost, odlikuje pa jih termična stabilnost. Te lastnosti določajo smeri praktične uporabe laserjev. Danes se uporabljajo pri ustvarjanju holografije, pa tudi v panogah, kjer je potrebno za izvajanje operacijluknjanje lukenj. Takšne naprave se uporabljajo tudi pri varjenju. Na primer pri izdelavi elektronskih sistemov za tehnično podporo satelitskih komunikacij. Rubinski laser je našel svoje mesto tudi v medicini. Uporaba tehnologije v tej panogi je ponovno posledica možnosti zelo natančne obdelave. Takšni laserji se uporabljajo kot zamenjava za sterilne skalpele, kar omogoča mikrokirurške operacije.
Sklep
Laser z rubin aktivnim medijem je naenkrat postal prvi operacijski sistem te vrste. Toda z razvojem alternativnih naprav s plinskimi in kemičnimi polnili je postalo očitno, da ima njegova zmogljivost veliko pomanjkljivosti. In to ne omenjamo dejstva, da je rubinski laser eden najtežjih v smislu izdelave. Ko se njegove delovne lastnosti povečajo, se povečajo tudi zahteve za elemente, ki sestavljajo konstrukcijo. V skladu s tem se povečajo tudi stroški naprave. Vendar ima razvoj laserskih modelov iz rubinastih kristalov svoje razloge, ki so med drugim povezani z edinstvenimi lastnostmi polprevodniškega aktivnega medija.
