115mm Ruby Rod: Extended-Length Crystal para sa Pinahusay na Pulsed Laser System
Detalyadong Diagram


Pangkalahatang-ideya
Ang 115mm ruby rod ay isang high-performance, extended-length na laser crystal na idinisenyo para sa pulsed solid-state laser system. Binuo mula sa synthetic ruby—isang aluminum oxide matrix (Al₂O₃) na nilagyan ng chromium ions (Cr³⁺)—ang ruby rod ay nag-aalok ng pare-parehong performance, mahusay na thermal conductivity, at maaasahang emission sa 694.3 nm. Ang tumaas na haba ng 115mm ruby rod kumpara sa mga karaniwang modelo ay nagpapaganda ng kita, na nagbibigay-daan sa mas mataas na pag-imbak ng enerhiya sa bawat pulso at pinabuting pangkalahatang kahusayan ng laser.
Kilala sa linaw, tigas, at parang multo na mga katangian nito, ang ruby rod ay nananatiling isang mahalagang materyal na laser sa mga sektor na pang-agham, pang-industriya, at pang-edukasyon. Ang 115mm na haba ay nagbibigay-daan sa superior optical absorption sa panahon ng pumping, na nagsasalin sa mas maliwanag at mas malakas na red laser output. Sa mga advanced na laboratory setup man o OEM system, ang ruby rod ay nagpapatunay na isang maaasahang lasing medium para sa kontrolado at mataas na intensity na output.
Fabrication at Crystal Engineering
Ang paglikha ng isang ruby rod ay nagsasangkot ng kontroladong single-crystal growth gamit ang Czochralski technique. Sa pamamaraang ito, ang isang seed crystal ng sapphire ay isinasawsaw sa isang molten mix ng high-purity aluminum oxide at chromium oxide. Ang boule ay dahan-dahang hinihila at iniikot upang bumuo ng isang walang kamali-mali, optically pare-parehong ruby ingot. Ang ruby rod ay kinukuha, hinuhubog sa 115mm ang haba, at pinuputol sa mga tiyak na sukat batay sa mga kinakailangan ng optical system.
Ang bawat ruby rod ay sumasailalim sa masusing pag-polish sa cylindrical surface at end face nito. Ang mga mukha na ito ay tapos na sa laser-grade flatness at karaniwang tumatanggap ng dielectric coatings. Ang isang high-reflective (HR) coating ay inilalapat sa isang dulo ng ruby rod, habang ang isa ay ginagamot ng isang partial transmission output coupler (OC) o anti-reflection (AR) coating depende sa disenyo ng system. Ang mga coatings na ito ay mahalaga para sa pag-maximize ng panloob na pagmuni-muni ng photon at pagliit ng pagkawala ng enerhiya.
Ang mga Chromium ions sa ruby rod ay sumisipsip ng pumping light, lalo na sa asul-berdeng bahagi ng spectrum. Kapag nasasabik, ang mga ion na ito ay lumilipat sa mga antas ng metastable na enerhiya. Sa stimulated emission, ang ruby rod ay naglalabas ng magkakaugnay na pulang laser light. Ang mas mahabang geometry ng 115mm ruby rod ay nag-aalok ng mas mahabang path length para sa photon gain, na kritikal sa pulse-stacking at amplification system.
Mga Pangunahing Aplikasyon
Ang mga ruby rod, na kilala sa kanilang pambihirang tigas, thermal conductivity, at optical transparency, ay malawakang ginagamit sa mga high-precision na pang-industriya at siyentipikong aplikasyon. Pangunahing binubuo ng single-crystal aluminum oxide (Al₂O₃) doped na may maliit na halaga ng chromium (Cr³⁺), pinagsasama ng ruby rods ang mahusay na mekanikal na lakas na may mga natatanging optical properties, na ginagawa itong kailangang-kailangan sa iba't ibang advanced na teknolohiya.
1.Teknolohiya ng Laser
Ang isa sa pinakamahalagang paggamit ng ruby rods ay sa solid-state lasers. Ang mga ruby laser, na kabilang sa mga unang laser na binuo, ay gumagamit ng mga sintetikong ruby crystals bilang ang gain medium. Kapag optically pumped (karaniwang gumagamit ng mga flash lamp), ang mga rod na ito ay naglalabas ng magkakaugnay na pulang ilaw sa wavelength na 694.3 nm. Sa kabila ng mas bagong mga materyales sa laser, ginagamit pa rin ang mga ruby laser sa mga application kung saan kritikal ang mahabang tagal ng pulso at stable na output, tulad ng sa holography, dermatology (para sa pagtanggal ng tattoo), at mga siyentipikong eksperimento.
2.Mga Instrumentong Optical
Dahil sa kanilang mahusay na paghahatid ng liwanag at paglaban sa scratching, ang mga ruby rod ay kadalasang ginagamit sa mga precision optical na instrumento. Tinitiyak ng kanilang tibay ang pangmatagalang pagganap sa malupit na mga kondisyon. Ang mga rod na ito ay maaaring magsilbi bilang mga bahagi sa beam splitter, optical isolator, at high-precision na photonic device.
3.Mga Bahaging Mataas ang Pagsuot
Sa mga sistema ng mekanikal at metrology, ang mga ruby rod ay ginagamit bilang mga elementong lumalaban sa pagsusuot. Karaniwang makikita ang mga ito sa mga bearings ng relo, precision gauge, at flowmeter, kung saan kinakailangan ang pare-parehong performance at dimensional stability. Ang mataas na tigas ni Ruby (9 sa Mohs scale) ay nagbibigay-daan dito na makatiis ng pangmatagalang alitan at presyon nang walang pagkasira.
4.Medikal at Analytical na Kagamitang
Ang mga ruby rod ay minsan ginagamit sa mga espesyal na kagamitang medikal at mga instrumento sa pagsusuri. Ang kanilang biocompatibility at inert na kalikasan ay ginagawa silang angkop para sa pakikipag-ugnay sa mga sensitibong tisyu o kemikal. Sa mga pag-setup ng laboratoryo, ang mga ruby rod ay matatagpuan sa mga probe ng pagsukat at sensing na may mataas na pagganap.
5.Siyentipikong Pananaliksik
Sa agham ng pisika at materyales, ginagamit ang mga ruby rod bilang reference na materyales para sa pag-calibrate ng mga instrumento, pag-aaral ng optical properties, o gumaganap bilang pressure indicator sa mga diamond anvil cell. Ang kanilang pag-ilaw sa ilalim ng mga partikular na kundisyon ay tumutulong sa mga mananaliksik na pag-aralan ang mga pamamahagi ng stress at temperatura sa iba't ibang kapaligiran.
Sa konklusyon, ang mga ruby rod ay patuloy na isang mahalagang materyal sa mga industriya kung saan ang katumpakan, tibay, at optical na pagganap ay pinakamahalaga. Habang umuunlad ang mga pagsulong sa materyal na agham, ang mga bagong gamit para sa mga ruby rod ay patuloy na tinutuklas, na tinitiyak ang kanilang kaugnayan sa mga teknolohiya sa hinaharap.
Pangunahing Pagtutukoy
Ari-arian | Halaga |
---|---|
Formula ng Kemikal | Cr³⁺:Al₂O₃ |
Sistema ng Crystal | Trigonal |
Mga Dimensyon ng Unit ng Cell (Hexagonal) | a = 4.785 Åc = 12.99 Å |
Densidad ng X-Ray | 3.98 g/cm³ |
Punto ng Pagkatunaw | 2040°C |
Thermal Expansion @ 323 K | Perpendicular sa c-axis: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Parallel to c-axis: 6.7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
Thermal Conductivity @ 300 K | 28 W/m·K |
Katigasan | Mohs: 9, Knoop: 2000 kg/mm² |
Modulus ni Young | 345 GPa |
Partikular na Init @ 291 K | 761 J/kg·K |
Thermal Stress Resistance Parameter (Rₜ) | 34 W/cm |
Mga Madalas Itanong (FAQ)
Q1: Bakit pumili ng 115mm ruby rod sa isang mas maikling rod?
Ang mas mahabang ruby rod ay nagbibigay ng mas maraming volume para sa pag-iimbak ng enerhiya at mas mahabang haba ng pakikipag-ugnayan, na nagreresulta sa mas mataas na kita at mas mahusay na paglipat ng enerhiya.
Q2: Ang ruby rod ba ay angkop para sa Q-switching?
Oo. Gumagana nang maayos ang ruby rod sa mga passive o aktibong Q-switching system at gumagawa ng malakas na pulsed output kapag maayos na nakahanay.
Q3: Anong saklaw ng temperatura ang maaaring tiisin ng ruby rod?
Ang ruby rod ay thermally stable hanggang ilang daang degrees Celsius. Gayunpaman, inirerekomenda ang mga thermal management system sa panahon ng operasyon ng laser.
Q4: Paano nakakaapekto ang mga coatings sa performance ng ruby rod?
Ang mga de-kalidad na coatings ay nagpapabuti sa kahusayan ng laser sa pamamagitan ng pagliit ng pagkawala ng reflectivity. Ang hindi tamang patong ay maaaring magresulta sa pagkasira o pagbawas ng kita.
Q5: Ang 115mm ruby rod ba ay mas mabigat o mas marupok kaysa sa mas maiikling rod?
Habang bahagyang mas mabigat, ang ruby rod ay nagpapanatili ng mahusay na mekanikal na integridad. Ito ay pangalawa lamang sa brilyante sa tigas at mahusay na lumalaban sa mga gasgas o thermal shock.
Q6: Anong mga pinagmumulan ng pump ang pinakamahusay na gumagana sa ruby rod?
Ayon sa kaugalian, ginagamit ang mga xenon flashlamp. Ang mas modernong mga sistema ay maaaring gumamit ng mga high-powered na LED o diode-pumped frequency-double green lasers.
T7: Paano dapat itago o panatilihin ang ruby rod?
Panatilihin ang ruby rod sa isang dust-free, anti-static na kapaligiran. Iwasang direktang hawakan ang mga pinahiran na ibabaw, at gumamit ng hindi nakasasakit na tela o tissue ng lens para sa paglilinis.
Q8: Maaari bang isama ang ruby rod sa mga modernong disenyo ng resonator?
Talagang. Ang ruby rod, sa kabila ng makasaysayang pinagmulan nito, ay malawak pa ring isinama sa research-grade at commercial optical cavity.
Q9: Ano ang habang-buhay ng 115mm ruby rod?
Sa wastong operasyon at pagpapanatili, ang isang ruby rod ay maaaring gumana nang mapagkakatiwalaan para sa libu-libong oras nang walang pagkasira sa pagganap.
Q10: Ang ruby rod ba ay lumalaban sa optical damage?
Oo, ngunit mahalagang maiwasan ang paglampas sa limitasyon ng pinsala ng mga coatings. Ang wastong pagkakahanay at thermal regulation ay nagpapanatili ng pagganap at maiwasan ang pag-crack.