Pirmie lāzeri parādījās pirms vairākiem gadu desmitiem, un līdz pat šai dienai šo segmentu popularizē lielākie uzņēmumi. Izstrādātāji iegūst arvien jaunas iekārtas funkcijas, ļaujot lietotājiem to efektīvāk izmantot praksē.
Cietvielu rubīna lāzers netiek uzskatīts par vienu no perspektīvākajām šāda veida ierīcēm, taču, neskatoties uz visiem saviem trūkumiem, tas joprojām atrod savas darbības nišas.
Vispārīga informācija
Ruby lāzeri pieder cietvielu ierīču kategorijai. Salīdzinot ar ķīmiskajiem un gāzes kolēģiem, tiem ir mazāka jauda. Tas izskaidrojams ar elementu īpašību atšķirībām, kuru dēļ tiek nodrošināts starojums. Piemēram, tie paši ķīmiskie lāzeri spēj radīt gaismas plūsmas ar simtiem kilovatu jaudu. Starp iezīmēm, kas atšķir rubīna lāzeru, ir augsta monohromatiskuma pakāpe, kā arī starojuma saskaņotība. Turklāt daži modeļi nodrošina paaugstinātu gaismas enerģijas koncentrāciju telpā, kas ir pietiekama kodolsintēzei, karsējot plazmu ar staru kūli.
Kā norāda nosaukums, inlāzera aktīvā vide ir rubīna kristāls, kas ir cilindra formā. Šajā gadījumā stieņa galus pulē īpašā veidā. Lai rubīna lāzers tam nodrošinātu maksimāli iespējamo starojuma enerģiju, kristāla malas tiek apstrādātas, līdz tiek sasniegts plaknes paralēlais stāvoklis attiecībā pret otru. Tajā pašā laikā galiem jābūt perpendikulāri elementa asij. Dažos gadījumos galus, kas kaut kādā veidā darbojas kā spoguļi, papildus pārklāj ar dielektrisku plēvi vai sudraba slāni.
Ruby lāzera ierīce
Ierīce ietver kameru ar rezonatoru, kā arī enerģijas avotu, kas ierosina kristāla atomus. Ksenona zibspuldzes lampu var izmantot kā zibspuldzes aktivatoru. Gaismas avots atrodas pa vienu cilindriskas formas rezonatora asi. Uz otras ass ir rubīna elements. Parasti tiek izmantoti stieņi ar garumu 2-25 cm.
Rezonators novirza gandrīz visu gaismu no lampas uz kristālu. Jāņem vērā, ka ne visas ksenona lampas spēj darboties paaugstinātā temperatūrā, kas nepieciešama kristāla optiskai sūknēšanai. Šī iemesla dēļ rubīna lāzera ierīce, kas ietver ksenona gaismas avotus, ir paredzēta nepārtrauktai darbībai, ko sauc arī par impulsu. Kas attiecas uz stieni, tas parasti ir izgatavots no mākslīgā safīra, ko var attiecīgi pārveidot, lai tas atbilstu veiktspējas prasībāmlāzers.
Lāzera princips
Ierīci aktivizējot, ieslēdzot lampu, rodas inversijas efekts, paaugstinoties hroma jonu līmenim kristālā, kā rezultātā sākas lavīnas izstaroto fotonu skaita pieaugums. Šajā gadījumā tiek novērota atgriezeniskā saite uz rezonatoru, ko nodrošina spoguļu virsmas cietā stieņa galos. Šādi tiek ģenerēta šauri virzīta plūsma.
Impulsa ilgums, kā likums, nepārsniedz 0,0001 s, kas ir īsāks, salīdzinot ar neona zibspuldzes ilgumu. Rubīna lāzera impulsa enerģija ir 1 J. Tāpat kā gāzes ierīču gadījumā, arī rubīna lāzera darbības princips ir balstīts uz atgriezeniskās saites efektu. Tas nozīmē, ka gaismas plūsmas intensitāti sāk uzturēt spoguļi, kas mijiedarbojas ar optisko rezonatoru.
Lāzera režīmi
Biežāk minēto impulsu ar milisekundes vērtību veidošanās režīmā tiek izmantots lāzers ar rubīna stieni. Lai sasniegtu ilgāku darbības laiku, tehnoloģijas palielina optisko sūknēšanas enerģiju. Tas tiek darīts, izmantojot jaudīgas zibspuldzes. Tā kā impulsa augšanas laukam zibspuldzes elektriskā lādiņa veidošanās laika dēļ ir raksturīgs plakanums, rubīna lāzera darbība sākas ar zināmu kavēšanos brīžos, kad aktīvo elementu skaits pārsniedz sliekšņa vērtības.
Dažreiz ir arīimpulsu ģenerēšanas traucējumi. Šādas parādības tiek novērotas noteiktos intervālos pēc jaudas indikatoru samazināšanās, tas ir, kad jaudas potenciāls nokrītas zem sliekšņa vērtības. Rubīna lāzers teorētiski var darboties nepārtrauktā režīmā, taču šādai darbībai dizainā ir jāizmanto jaudīgākas lampas. Faktiski šajā gadījumā izstrādātāji saskaras ar tām pašām problēmām, kas rodas, veidojot gāzes lāzerus - elementu bāzes ar uzlabotiem parametriem izmantošanas nelietderīgumu un rezultātā ierīces iespēju ierobežošanu.
Skatījumi
Atgriezeniskās saites efekta priekšrocības ir visizteiktākās lāzeros ar nerezonanses savienojumu. Šādās konstrukcijās papildus tiek izmantots izkliedes elements, kas ļauj izstarot nepārtrauktu frekvenču spektru. Tiek izmantots arī Q-switched rubīna lāzers - tā dizainā ir divi stieņi, atdzesēti un neatdzesēti. Temperatūras starpība ļauj veidot divus lāzera starus, kas pēc viļņa garuma tiek atdalīti angstromos. Šie stari spīd caur impulsu izlādi, un to vektoru veidotais leņķis atšķiras par nelielu vērtību.
Kur tiek izmantots rubīna lāzers?
Šādiem lāzeriem ir raksturīga zema efektivitāte, taču tie atšķiras ar termisko stabilitāti. Šīs īpašības nosaka lāzeru praktiskās izmantošanas virzienus. Mūsdienās tos izmanto hologrāfijas izveidē, kā arī nozarēs, kur nepieciešams veikt operācijascaurumu štancēšana. Šādas ierīces izmanto arī metināšanas darbībās. Piemēram, elektronisko sistēmu ražošanā satelītsakaru tehniskajam atbalstam. Rubīna lāzers ir atradis savu vietu arī medicīnā. Tehnoloģiju pielietojums šajā nozarē atkal ir saistīts ar augstas precizitātes apstrādes iespēju. Šādi lāzeri tiek izmantoti kā sterilu skalpeļu aizstājēji, kas ļauj veikt mikroķirurģiskas operācijas.
Secinājums
Lāzers ar rubīna aktīvo vidi vienā reizē kļuva par pirmo šāda veida operētājsistēmu. Bet, izstrādājot alternatīvas ierīces ar gāzes un ķīmiskām pildvielām, kļuva skaidrs, ka tā veiktspējai ir daudz trūkumu. Un tas nemaz nerunājot par to, ka rubīna lāzers ir viens no sarežģītākajiem ražošanas ziņā. Palielinoties tā darba īpašībām, palielinās arī prasības elementiem, kas veido struktūru. Attiecīgi palielinās arī ierīces izmaksas. Tomēr rubīna kristāla lāzera modeļu izstrādei ir savi iemesli, kas cita starpā saistīti ar cietvielu aktīvās vides unikālajām īpašībām.
