Алғашқы лазерлер бірнеше ондаған жылдар бұрын пайда болды және бүгінгі күнге дейін бұл сегментті ірі компаниялар алға жылжытуда. Әзірлеушілер жабдықтың жаңа мүмкіндіктерін алуда, бұл пайдаланушыларға оны іс жүзінде тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді.
Қатты күйдегі рубин лазері осы түрдегі ең перспективалы құрылғылардың бірі болып саналмайды, бірақ оның барлық кемшіліктеріне қарамастан, ол әлі де жұмыс істеп тұрған тауашаларды табады.
Жалпы ақпарат
Ruby лазерлері қатты күйдегі құрылғылар санатына жатады. Химиялық және газ аналогтарымен салыстырғанда олардың қуаты төмен. Бұл элементтердің сипаттамаларының айырмашылығымен түсіндіріледі, соның арқасында сәулелену қамтамасыз етіледі. Мысалы, бірдей химиялық лазерлер жүздеген киловатт қуаты бар жарық ағындарын жасауға қабілетті. Рубин лазерін ерекшелендіретін ерекшеліктер арасында монохроматикалықтың жоғары дәрежесі, сондай-ақ сәулеленудің когеренттігі бар. Сонымен қатар, кейбір модельдер кеңістікте жарық энергиясының жоғары концентрациясын қамтамасыз етеді, бұл плазманы сәулемен қыздыру арқылы термоядролық синтез үшін жеткілікті.
Аты айтып тұрғандай, inлазердің белсенді ортасы цилиндр түрінде ұсынылған рубин кристалы болып табылады. Бұл жағдайда штанганың ұштары ерекше түрде жылтыратылады. Рубин лазері оған максималды мүмкін болатын сәулелену энергиясын қамтамасыз ету үшін кристалдың бүйірлері бір-біріне қатысты жазықтық-параллельдік жағдайға жеткенше өңделеді. Бұл ретте ұштары элементтің осіне перпендикуляр болуы керек. Кейбір жағдайларда айна ретінде әрекет ететін ұштары қосымша диэлектрлік пленкамен немесе күміс қабатымен жабылады.
Ruby лазерлік құрылғы
Құрылғы резонаторы бар камераны, сондай-ақ кристал атомдарын қоздыратын энергия көзін қамтиды. Жарқыл активаторы ретінде ксенонды жарқыл шамын пайдалануға болады. Жарық көзі цилиндрлік пішіні бар резонатордың бір осінің бойында орналасқан. Басқа осьте рубин элементі орналасқан. Әдетте, ұзындығы 2-25 см штангалар қолданылады.
Резонатор барлық дерлік жарықты шамдан кристалға бағыттайды. Айта кету керек, барлық ксенон шамдары жоғары температурада жұмыс істей алмайды, бұл кристалды оптикалық айдау үшін қажет. Осы себепті ксенондық жарық көздерін қамтитын рубин лазерлік құрылғысы импульстік деп те аталатын үздіксіз жұмыс істеуге арналған. Таяқшаға келетін болсақ, ол әдетте жасанды сапфирден жасалады, оны өнімділік талаптарына сәйкес өзгертуге болады.лазер.
Лазерлік принцип
Құрылғы шамды қосу арқылы іске қосылғанда, кристалдағы хром иондары деңгейінің жоғарылауымен инверсия эффектісі пайда болады, нәтижесінде шығарылатын фотондар санының көшкіні көбеюі басталады. Бұл жағдайда резонаторда кері байланыс байқалады, ол қатты өзекшенің ұштарында айна беттерімен қамтамасыз етіледі. Тар бағыттағы ағын осылай жасалады.
Импульс ұзақтығы, әдетте, 0,0001 с аспайды, бұл неон жарқылының ұзақтығымен салыстырғанда қысқа. Рубин лазерінің импульстік энергиясы 1 Дж. Газ құрылғыларындағы сияқты, рубин лазерінің жұмыс принципі де кері байланыс әсеріне негізделген. Бұл жарық ағынының қарқындылығы оптикалық резонатормен әрекеттесетін айналар арқылы сақтала бастайтынын білдіреді.
Лазерлік режимдер
Көбінесе рубин таяқшасы бар лазер миллисекундтық мәні бар аталған импульстарды қалыптастыру режимінде қолданылады. Ұзақ белсенді уақытқа жету үшін технологиялар оптикалық сорғы энергиясын арттырады. Бұл қуатты шамдарды қолдану арқылы жүзеге асырылады. Флэш шамында электр зарядының пайда болу уақытына байланысты импульстің өсу өрісі тегістікпен сипатталатындықтан, рубин лазерінің жұмысы белсенді элементтердің саны белгіленген мөлшерден асатын сәттерде біраз кідіріспен басталады. шекті мәндер.
Кейде баримпульстардың генерациясының бұзылуы. Мұндай құбылыстар қуат көрсеткіштерінің төмендеуінен кейін, яғни қуат потенциалы шекті мәннен төмен түскенде белгілі бір аралықтарда байқалады. Рубин лазері теориялық тұрғыдан үздіксіз режимде жұмыс істей алады, бірақ мұндай жұмыс дизайнда неғұрлым қуатты шамдарды пайдалануды талап етеді. Шын мәнінде, бұл жағдайда әзірлеушілер газ лазерлерін жасау кезіндегідей проблемаларға тап болады - жақсартылған сипаттамалары бар элементтік базаны пайдаланудың орынсыздығы және нәтижесінде құрылғының мүмкіндіктерін шектеу.
Көрулер
Кері байланыс әсерінің артықшылықтары резонансты емес байланысы бар лазерлерде айқын көрінеді. Мұндай конструкцияларда шашырау элементі қосымша қолданылады, бұл үздіксіз жиілік спектрін сәулеленуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ Q-қосқышы бар рубин лазері қолданылады - оның дизайны салқындатылған және салқындатылмаған екі штангаларды қамтиды. Температура айырмашылығы толқын ұзындығы бойынша ангстромдарға бөлінген екі лазер сәулесінің пайда болуына мүмкіндік береді. Бұл сәулелер импульстік разряд арқылы жарқырайды және олардың векторлары түзетін бұрыш аз мәнмен ерекшеленеді.
Рубин лазері қайда қолданылады?
Мұндай лазерлер төмен тиімділікпен ерекшеленеді, бірақ олар термиялық тұрақтылығымен ерекшеленеді. Бұл қасиеттер лазерлерді практикалық қолданудың бағыттарын анықтайды. Бүгінде олар голография жасауда, сондай-ақ операцияларды орындау қажет болатын салаларда қолданыладытесіктерді тесу. Мұндай құрылғылар дәнекерлеу жұмыстарында да қолданылады. Мысалы, спутниктік байланысты техникалық қамтамасыз етудің электрондық жүйелерін жасауда. Рубин лазері медицинада да өз орнын тапты. Бұл салада технологияны қолдану тағы да жоғары дәлдікпен өңдеу мүмкіндігіне байланысты. Мұндай лазерлер микрохирургиялық операцияларды жасауға мүмкіндік беретін стерильді скальпельдерді ауыстыру ретінде пайдаланылады.
Қорытынды
Рубинді белсенді ортасы бар лазер бір уақытта осы түрдегі алғашқы операциялық жүйе болды. Бірақ газ және химиялық толтырғыштары бар балама құрылғылардың дамуымен оның өнімділігінің көптеген кемшіліктері бар екені белгілі болды. Бұл рубин лазерінің өндіріс тұрғысынан ең қиындарының бірі екендігі туралы айтпауға болмайды. Оның жұмыс қасиеттері артқан сайын құрылымды құрайтын элементтерге қойылатын талаптар да артады. Тиісінше, құрылғының құны да өседі. Дегенмен, рубин-кристалды лазерлік үлгілердің дамуының, басқа нәрселермен қатар, қатты денелі белсенді ортаның бірегей қасиеттеріне байланысты өзіндік себептері бар.
