Laser pertama muncul beberapa dekade yang lalu, dan hingga hari ini segmen ini sedang dipromosikan oleh perusahaan terbesar. Pengembang mendapatkan lebih banyak fitur baru dari peralatan, memungkinkan pengguna untuk menggunakannya secara lebih efektif dalam praktik.
Laser ruby solid-state tidak dianggap sebagai salah satu perangkat yang paling menjanjikan dari jenis ini, tetapi untuk semua kekurangannya, ia masih menemukan ceruk dalam operasinya.
Informasi umum
Laser ruby termasuk dalam kategori perangkat solid-state. Dibandingkan dengan rekan-rekan kimia dan gas, mereka memiliki kekuatan yang lebih rendah. Ini dijelaskan oleh perbedaan karakteristik unsur-unsur, karena radiasi yang disediakan. Misalnya, laser kimia yang sama mampu menghasilkan fluks cahaya dengan kekuatan ratusan kilowatt. Di antara fitur yang membedakan laser ruby adalah tingkat monokromatisitas yang tinggi, serta koherensi radiasi. Selain itu, beberapa model memberikan peningkatan konsentrasi energi cahaya di ruang angkasa, yang cukup untuk fusi termonuklir dengan memanaskan plasma dengan sinar.
Seperti namanya, dimedia aktif laser adalah kristal ruby, disajikan dalam bentuk silinder. Dalam hal ini, ujung batang dipoles dengan cara khusus. Agar laser ruby memberikan energi radiasi maksimum yang mungkin untuknya, sisi-sisi kristal diproses hingga posisi bidang-paralel tercapai relatif satu sama lain. Pada saat yang sama, ujung-ujungnya harus tegak lurus terhadap sumbu elemen. Dalam beberapa kasus, ujungnya, yang berfungsi sebagai cermin dalam beberapa cara, juga ditutupi dengan film dielektrik atau lapisan perak.
Perangkat laser Ruby
Perangkat ini mencakup ruang dengan resonator, serta sumber energi yang membangkitkan atom-atom kristal. Lampu flash xenon dapat digunakan sebagai penggerak lampu kilat. Sumber cahaya terletak di sepanjang salah satu sumbu resonator yang berbentuk silinder. Di sumbu lainnya adalah elemen ruby. Biasanya, batang dengan panjang 2-25 cm digunakan.
Resonator mengarahkan hampir semua cahaya dari lampu ke kristal. Perlu dicatat bahwa tidak semua lampu xenon dapat beroperasi pada suhu tinggi, yang diperlukan untuk pemompaan kristal secara optik. Untuk alasan ini, perangkat laser ruby, yang mencakup sumber cahaya xenon, dirancang untuk operasi berkelanjutan, yang juga disebut berdenyut. Adapun batang, biasanya terbuat dari safir buatan, yang dapat dimodifikasi sesuai dengan persyaratan kinerja untuklaser.
Prinsip laser
Ketika perangkat diaktifkan dengan menyalakan lampu, efek inversi terjadi dengan peningkatan tingkat ion kromium dalam kristal, akibatnya peningkatan longsoran dalam jumlah foton yang dipancarkan dimulai. Dalam hal ini, umpan balik diamati pada resonator, yang disediakan oleh permukaan cermin di ujung batang padat. Ini adalah bagaimana aliran yang diarahkan secara sempit dihasilkan.
Durasi pulsa, biasanya, tidak melebihi 0,0001 detik, yang lebih pendek dibandingkan durasi lampu kilat neon. Energi pulsa laser ruby adalah 1 J. Seperti halnya perangkat gas, prinsip pengoperasian laser ruby juga didasarkan pada efek umpan balik. Ini berarti bahwa intensitas fluks cahaya mulai dipertahankan oleh cermin yang berinteraksi dengan resonator optik.
Mode Laser
Paling sering, laser dengan batang ruby digunakan dalam mode pembentukan pulsa yang disebutkan dengan nilai milidetik. Untuk mencapai waktu aktif yang lebih lama, teknologi meningkatkan energi pemompaan optik. Hal ini dilakukan melalui penggunaan lampu flash yang kuat. Karena medan pertumbuhan pulsa, karena waktu pembentukan muatan listrik dalam lampu flash, ditandai dengan kerataan, pengoperasian laser ruby dimulai dengan beberapa penundaan pada saat-saat ketika jumlah elemen aktif melebihi nilai ambang.
Kadang ada jugagangguan pembangkitan impuls. Fenomena seperti itu diamati pada interval tertentu setelah penurunan indikator daya, yaitu ketika potensi daya turun di bawah nilai ambang batas. Laser ruby secara teoritis dapat beroperasi dalam mode kontinu, tetapi operasi semacam itu membutuhkan penggunaan lampu yang lebih kuat dalam desain. Sebenarnya, dalam hal ini, pengembang dihadapkan pada masalah yang sama seperti saat membuat laser gas - tidak praktisnya menggunakan basis elemen dengan karakteristik yang ditingkatkan dan, akibatnya, membatasi kemampuan perangkat.
Tampilan
Manfaat efek umpan balik paling menonjol pada laser dengan sambungan non-resonansi. Dalam desain seperti itu, elemen hamburan juga digunakan, yang memungkinkan untuk memancarkan spektrum frekuensi kontinu. Laser ruby Q-switched juga digunakan - desainnya mencakup dua batang, didinginkan dan tidak didinginkan. Perbedaan suhu memungkinkan pembentukan dua sinar laser, yang dipisahkan oleh panjang gelombang menjadi angstrom. Balok ini bersinar melalui pelepasan pulsa, dan sudut yang dibentuk oleh vektornya berbeda dengan nilai yang kecil.
Di mana laser ruby digunakan?
Laser semacam itu dicirikan oleh efisiensi yang rendah, tetapi dibedakan oleh stabilitas termal. Kualitas ini menentukan arah penggunaan praktis laser. Hari ini mereka digunakan dalam pembuatan holografi, serta di industri di mana diperlukan untuk melakukan operasimeninju lubang. Perangkat semacam itu juga digunakan dalam operasi pengelasan. Misalnya, dalam pembuatan sistem elektronik untuk dukungan teknis komunikasi satelit. Laser ruby juga telah menemukan tempatnya dalam pengobatan. Penerapan teknologi di industri ini lagi-lagi karena kemungkinan pemrosesan dengan presisi tinggi. Laser tersebut digunakan sebagai pengganti pisau bedah steril, memungkinkan operasi mikro.
Kesimpulan
Sebuah laser dengan media aktif ruby pada suatu waktu menjadi sistem operasi pertama dari jenis ini. Tetapi dengan pengembangan perangkat alternatif dengan pengisi gas dan kimia, menjadi jelas bahwa kinerjanya memiliki banyak kelemahan. Dan ini belum lagi fakta bahwa laser ruby adalah salah satu yang paling sulit dalam hal pembuatan. Ketika sifat kerjanya meningkat, persyaratan untuk elemen yang membentuk struktur juga meningkat. Dengan demikian, biaya perangkat juga meningkat. Namun, pengembangan model laser kristal ruby memiliki alasan tersendiri, antara lain terkait dengan kualitas unik dari media aktif solid-state.
