Vareta de robí de 115 mm: cristall de longitud estesa per a sistemes làser pulsats millorats
Diagrama detallat
Visió general
La vareta de robí de 115 mm és un cristall làser d'alt rendiment i longitud estesa dissenyat per a sistemes làser d'estat sòlid pulsat. Construïda amb robí sintètic —una matriu d'òxid d'alumini (Al₂O₃) infusionada amb ions de crom (Cr³⁺)—, la vareta de robí ofereix un rendiment constant, una excel·lent conductivitat tèrmica i una emissió fiable a 694,3 nm. L'augment de la longitud de la vareta de robí de 115 mm en comparació amb els models estàndard millora el guany, permetent un major emmagatzematge d'energia per pulsació i una millora de l'eficiència general del làser.
Reconeguda per la seva claredat, duresa i propietats espectrals, la vareta de robí continua sent un material làser valuós en els sectors científic, industrial i educatiu. La longitud de 115 mm permet una absorció òptica superior durant el bombament, la qual cosa es tradueix en una sortida làser vermella més brillant i potent. Tant en configuracions de laboratori avançades com en sistemes OEM, la vareta de robí demostra ser un medi làser fiable per a una sortida controlada d'alta intensitat.
Fabricació i Enginyeria Cristalina
La creació d'una vareta de robí implica un creixement controlat de monocristalls mitjançant la tècnica de Czochralski. En aquest mètode, un cristall de safir es submergeix en una barreja fosa d'òxid d'alumini d'alta puresa i òxid de crom. La bola s'estira i es gira lentament per formar un lingot de robí impecable i òpticament uniforme. A continuació, s'extreu la vareta de robí, es modela a 115 mm de longitud i es talla a les dimensions precises segons els requisits del sistema òptic.
Cada vareta de robí se sotmet a un polit meticulós a la seva superfície cilíndrica i a les cares finals. Aquestes cares tenen un acabat planer de grau làser i normalment reben recobriments dielèctrics. S'aplica un recobriment d'alta reflexió (HR) a un extrem de la vareta de robí, mentre que l'altre es tracta amb un recobriment d'acoblament de sortida de transmissió parcial (OC) o antireflexió (AR) segons el disseny del sistema. Aquests recobriments són vitals per maximitzar la reflexió interna dels fotons i minimitzar la pèrdua d'energia.
Els ions de crom de la vareta de robí absorbeixen la llum de bombament, especialment a la part blau-verda de l'espectre. Un cop excitats, aquests ions passen a nivells d'energia metaestables. En l'emissió estimulada, la vareta de robí emet llum làser vermella coherent. La geometria més llarga de la vareta de robí de 115 mm ofereix una longitud de camí més llarga per al guany de fotons, que és crític en els sistemes d'amplificació i apilament de polsos.
Aplicacions bàsiques
Les barres de robí, conegudes per la seva excepcional duresa, conductivitat tèrmica i transparència òptica, s'utilitzen àmpliament en aplicacions industrials i científiques d'alta precisió. Compostes principalment per òxid d'alumini monocristall (Al₂O₃) dopat amb una petita quantitat de crom (Cr³⁺), les barres de robí combinen una excel·lent resistència mecànica amb propietats òptiques úniques, cosa que les fa indispensables en una varietat de tecnologies avançades.
1.Tecnologia làser
Un dels usos més significatius de les barres de robí és en els làsers d'estat sòlid. Els làsers de robí, que van ser dels primers làsers mai desenvolupats, utilitzen cristalls de robí sintètics com a medi de guany. Quan es bombegen òpticament (normalment mitjançant làmpades de flaix), aquestes barres emeten llum vermella coherent a una longitud d'ona de 694,3 nm. Malgrat els materials làser més nous, els làsers de robí encara s'utilitzen en aplicacions on una llarga durada del pols i una sortida estable són crítiques, com ara en holografia, dermatologia (per a l'eliminació de tatuatges) i experiments científics.
2.Instruments òptics
A causa de la seva excel·lent transmissió de la llum i resistència a les ratllades, les barres de robí s'utilitzen sovint en instruments òptics de precisió. La seva durabilitat garanteix un rendiment de llarga durada en condicions dures. Aquestes barres poden servir com a components en divisors de feix, aïllants òptics i dispositius fotònics d'alta precisió.
3.Components d'alt desgast
En sistemes mecànics i de metrologia, les varetes de robí s'utilitzen com a elements resistents al desgast. Es troben habitualment en coixinets de rellotges, mesuradors de precisió i cabalímetres, on es requereix un rendiment constant i estabilitat dimensional. L'alta duresa del robí (9 a l'escala de Mohs) li permet suportar la fricció i la pressió a llarg termini sense degradació.
4.Equipament mèdic i analític
Les barres de robí s'utilitzen de vegades en dispositius mèdics especialitzats i instruments analítics. La seva biocompatibilitat i naturalesa inert les fan adequades per al contacte amb teixits o productes químics sensibles. En configuracions de laboratori, les barres de robí es poden trobar en sondes de mesura d'alt rendiment i sistemes de detecció.
5.Recerca científica
En física i ciència de materials, les varetes de robí s'utilitzen com a materials de referència per calibrar instruments, estudiar propietats òptiques o actuar com a indicadors de pressió en cel·les d'enclusa de diamant. La seva fluorescència en condicions específiques ajuda els investigadors a analitzar les distribucions d'estrès i temperatura en diversos entorns.
En conclusió, les barres de robí continuen sent un material essencial en totes les indústries on la precisió, la durabilitat i el rendiment òptic són primordials. A mesura que progressen els avenços en la ciència de materials, s'exploren constantment nous usos per a les barres de robí, cosa que garanteix la seva rellevància en les tecnologies futures.
Especificació bàsica
| Propietat | Valor |
|---|---|
| Fórmula química | Cr³⁺:Al₂O₃ |
| Sistema cristal·lí | Trigonal |
| Dimensions de la cel·la unitària (hexagonal) | a = 4,785 Åc = 12,99 Å |
| Densitat de raigs X | 3,98 g/cm³ |
| punt de fusió | 2040 °C |
| Expansió tèrmica a 323 K | Perpendicular a l'eix c: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Paral·lel a l'eix c: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹ |
| Conductivitat tèrmica a 300 K | 28 W/m·K |
| Duresa | Mohs: 9, Knoop: 2000 kg/mm² |
| Mòdul de Young | 345 GPa |
| Calor específica a 291 K | 761 J/kg·K |
| Paràmetre de resistència a la tensió tèrmica (Rₜ) | 34 W/cm |
Preguntes freqüents (FAQ)
P1: Per què escollir una vareta de robí de 115 mm en lloc d'una vareta més curta?
Una vareta de robí més llarga proporciona més volum per a l'emmagatzematge d'energia i una longitud d'interacció més llarga, la qual cosa resulta en un guany més alt i una millor transferència d'energia.
P2: La vareta de robí és adequada per a la commutació Q?
Sí. La vareta de robí funciona bé amb sistemes de commutació Q passius o actius i produeix sortides pulsades fortes quan està correctament alineada.
P3: Quin rang de temperatura pot tolerar la vareta de robí?
La vareta de robí és tèrmicament estable fins a diversos centenars de graus Celsius. Tanmateix, es recomanen sistemes de gestió tèrmica durant el funcionament del làser.
P4: Com afecten els recobriments al rendiment de les varetes de robí?
Els recobriments d'alta qualitat milloren l'eficiència del làser minimitzant la pèrdua de reflectivitat. Un recobriment inadequat pot provocar danys o una reducció del guany.
P5: La vareta de robí de 115 mm és més pesada o més fràgil que les varetes més curtes?
Tot i que és lleugerament més pesada, la vareta de robí conserva una excel·lent integritat mecànica. Només és superada pel diamant en duresa i resisteix bé les ratllades o els xocs tèrmics.
P6: Quines fonts de bombament funcionen millor amb la vareta de robí?
Tradicionalment, s'utilitzen làmpades de xenó. Els sistemes més moderns poden emprar LED d'alta potència o làsers verds de freqüència duplicada bombejats per díodes.
P7: Com s'ha de guardar o mantenir la vareta de robí?
Mantingueu la vareta de robí en un entorn antiestàtic i sense pols. Eviteu manipular directament les superfícies recobertes i utilitzeu draps no abrasius o paper de paper per a lents per netejar-les.
P8: Es pot integrar la vareta de robí en dissenys de ressonadors moderns?
Absolutament. La vareta de robí, malgrat els seus arrels històriques, encara està àmpliament integrada en cavitats òptiques comercials i de grau de recerca.
P9: Quina és la vida útil de la vareta de robí de 115 mm?
Amb un funcionament i manteniment adequats, una vareta de robí pot funcionar de manera fiable durant milers d'hores sense degradació del rendiment.
P10: La vareta de robí és resistent als danys òptics?
Sí, però és important evitar superar el llindar de dany dels recobriments. Una alineació i una regulació tèrmica adequades preserven el rendiment i eviten l'esquerdament.
Productes relacionats
-
Forn de creixement de cristalls de SiC de 4 polzades, 6 polzades i 8 polzades...
-
Dia de safir, dia de safir de color per a rellotge, cu...
-
Lingot de SiC tipus 4H-N grau fictici 2 polzades 3 polzades 4 polzades...
-
Resistència fictícia conductora de 8 polzades i 200 mm de 4H-N SiC...
-
Oblia InSb de 2 polzades i 3 polzades sense dopar tipus N o...
-
3 polzades d'alta puresa semiaïllant (HPSI) SiC amb...