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Barre laser rubino personalizzate Al2O3:Cr3+ Diametro 2mm/4mm Lunghezza 10mm/20mm
Dettagli:
| Luogo di origine: | Cina |
| Marca: | ZMSH |
Termini di pagamento e spedizione:
| Quantità di ordine minimo: | 5 |
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Informazioni dettagliate |
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| Composizione materiale: | Al2O3 dopato con 0,05% di Cr2O3 | Struttura cristallina: | Trigonale (α-Al2O3) |
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| Proprietà termiche: | Conducibilità termica: 40 W/m·K | Proprietà meccaniche: | Durezza di Mohs: 9 |
| Evidenziare: | 2 mm Ruby Laser Rods,Barre laser rubino personalizzate,4 mm Ruby Laser Rods |
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Descrizione di prodotto
Barre laser rubino personalizzate (Al2O3:Cr3+) Diametro 2 mm/4 mm Lunghezza 10 mm/20 mm
Riepilogo della canna laser rubino
La barra laser rubino è stata il primo mezzo di guadagno laser realizzato con successo nella storia umana, dimostrato per la prima volta da Theodore Maiman nel 1960.Il suo componente principale è un singolo cristallo di α-alumina (Al2O3) dopato con circa 00,05% di ioni di cromo trivalenti (Cr3+), che presentano un caratteristico colore rosso intenso.dove una struttura speciale di livello energetico si forma attraverso gli effetti del campo cristallino.
Il laser rubino opera in base a un tipico principio di sistema a tre livelli:
- Livello energetico di stato di base 4A2: stato iniziale degli ioni di cromo
- Larghe bande di assorbimento 4F1 e 4F2: corrispondono all'assorbimento della luce verde (550 nm) e viola (400 nm)
- livello di energia metastabile 2E: comprende due livelli E (694,3 nm) e 2Ā (692,9 nm) a distanza ravvicinata
Dopo un forte pompaggio ottico, gli ioni Cr3+ vengono eccitati dallo stato di base alle bande 4F1/4F2 e si rilassano rapidamente in modo non radiativo allo stato metastabile 2E.A causa della durata relativamente lunga (~ 3 ms) del livello 2E, l'inversione della popolazione può essere raggiunta, producendo infine una uscita laser rossa di 694,3 nm tramite emissione stimolata.
La tabella degli attributi diRubinetti laser
| Immobili | Specificità | Unità/Nota |
| Composizione del materiale | Al2O3 dopato con 0,05% di Cr2O3 | Percentuale in peso |
| Struttura cristallina | Trigonale (α-Al2O3) | Gruppo spaziale R3c |
| Lunghezza d'onda del laser | 694.3 nm (linea R1) | Linea di emissione primaria |
| 692.9 nm (linea R2) | Linea secondaria (a bassa temperatura) | |
| Dimensioni fisiche | Diametro: 2-10 mm | Personalizzabile (2mm/4mm mostrato) |
| Lunghezza: 10-200 mm | Standard (10 mm/20 mm mostrato) | |
| Proprietà ottiche | Indice di rifrazione: 1.763 694 nm | Raggio ordinario (no) |
| Coefficiente di assorbimento: 0,4-1,2 cm−1 | Dipende dalla concentrazione di Cr3+ | |
| Proprietà termiche | Conducibilità termica: 40 W/m·K | 300 mila. |
| Espansione termica: 5×10−6/K (️asse c) | Anisotropici | |
| Proprietà meccaniche | Durezza di Mohs: 9 | Secondo solo al diamante |
| Densità: 3,98 g/cm3 | ||
| Performance del laser | Durata di fluorescenza: 3 ms | 300 mila. |
| Sezione trasversale delle emissioni: 2,5×10−20 cm2 | Per la linea R1 | |
| Coefficiente della lente termica: 3×10−6 K−1 | Importante per il funzionamento ad alta potenza | |
| Qualità della superficie | Piattazza: λ/10 633 nm | Pulizia di grado laser |
| Roughness superficiale: < 5 Å RMS | Finitura superpulita | |
| Opzioni di rivestimento | Rivestimento AR 694nm: R<0,2% | Specificità tipica |
| Rivestimento HR 694nm: R> 99,8% | per specchi a cavità laser | |
| Limite di danno | > 500 MW/cm2 | Per impulsi di 10 ns |
Caratteristiche strutturali della canna laser rubino
1Crescita cristallina e elaborazione elevataLe barre laser rubino di qualità sono generalmente coltivate utilizzando il metodo di fusione a fiamma (processo Verneuil).possono essere ottenuti singoli cristalli con eccellente uniformità otticaI requisiti di lavorazione dei cristalli includono: - il diametro della canna di solito compreso tra 3 e 10 mm,lunghezza compresa tra 50 e 200 mm - parallelizzazione della faccia finale superiore a 10 secondi di arco - finitura superficiale che raggiunge il livello di qualità λ/10 - di solito tagliata all'angolo di Brewster o rivestita con film antiriflesso
2Proprietà ottiche e termiche
- Indice di rifrazione: 1,76 a 694,3 nm
- Conduttività termica: circa 40 W/mK
- Coefficiente di espansione termica: 5 × 10−6 K−1 (parallelamente all'asse c)
- Durezza di Mohs: 9, seconda solo al diamante
- Limite di danno: > 500 MW/cm2 (10 ns di impulsi)
3Caratteristiche dopanti La concentrazione di ioni di cromo influenza direttamente le prestazioni del laser:
- Concentrazione ottimale di doping: 0,03%/0,07% (in peso)
- Concentrazioni più elevate causano spegnimento della fluorescenza ed esacerbano gli effetti termici
- Ioni di cromo sostituti dei siti Al3+ nel cristallo, occupando la coordinazione ottaedrica
Caratteristiche di funzionamento della canna laser rubino
1. Caratteristiche di produzione
- lunghezza d'onda: principalmente linea R1 (694,3 nm) a temperatura ambiente; a bassa temperatura (77 K), linea R2 (692,9 nm) può anche oscillare
- Larghezza di linea: 0,53 nm (fluorescenza), restringendo fino a 0,001 nm (modo longitudinale singolo)
- Energia tipica dell'impulso: 0,110 J (Q-switched)
- Potenza di picco: fino a diverse centinaia di megawatt (in modalità bloccata)
- Angolo di divergenza: 0,5-5 mrad (a seconda della progettazione del risonatore)
2Effetti della temperatura I laser Ruby presentano una significativa dipendenza dalla temperatura:
- Coefficiente di temperatura della lunghezza d'onda: 0,065 Å/K
- L'efficienza diminuisce con l'aumento della temperatura (a causa di variazioni nella scissione del livello di energia)
- La lente termica e la birefringenza indotta da stress devono essere prese in considerazione a temperature di funzionamento elevate
3. Caratteristiche di polarizzazione I laser Ruby emettono naturalmente luce polarizzata linearmente a causa di:
- Caratteristiche di emissione anisotrope degli ioni Cr3+
- Maggiore guadagno per la polarizzazione dell'asse Ec rispetto all'asse Ec - il rapporto di polarizzazione può superare 100:1
Campi di applicazione della canna laser rubino
1Ricerca scientifica
- Studi del plasma laser: utilizzati negli esperimenti di fusione in confinamento inerziale
- Ottica non lineare: fonte di pompa per gli OPO e i laser Raman
- Spettroscopia: assorbimento ad alta risoluzione e spettroscopia a fluorescenza
- rilevamento atmosferico: sistemi di radar laser (LIDAR)
2. Trasformazione industriale
- Perforazione di precisione: cuscinetti in pietra preziosa per orologi, ugelli per iniettori di carburante
- Marcatura dei materiali: marcatura di materiali speciali quali ceramiche e zaffiri
- Saldatura e taglio: lavorazione di materie fini metalliche
3Applicazioni mediche
- Dermatologia: trattamento delle lesioni pigmentate e rimozione del tatuaggio
- Oftalmologia: irisectomia (sostituita gradualmente da altri laser)
- Odontoiatria: trattamento dei tessuti duri
4Militare e Aerospaziale
- Distanza e destinazione: primi telemetri laser militari
- Guida laser: illuminazione e designazione del bersaglio
- Comunicazione spaziale: collegamenti laser sperimentali tra satelliti
Vantaggi e limitazioni del laser rubino
Principali vantaggi:
- energia ad impulsi elevati: forte accumulo di energia, adatto per l'uscita di impulsi ad alta energia
- Ottima qualità ottica: pochi difetti cristallini, alta qualità del fascio
- Stabilità meccanica: alta durezza, forte resistenza agli impatti ambientali
- Lunga durata: nessun problema di invecchiamento, lunga durata
- Uscita polarizzata: semplifica la progettazione del sistema ottico
Principali limitazioni:
- Basso rendimento dovuto al sistema a tre livelli: soglia elevata, rendimento tipico solo 0,1%
- Effetti termici significativi: inadatti a operazioni ad alta frequenza di ripetizione (di solito < 1 Hz)
- Lunghezza d'onda fissa: difficile da accordare
- richiede un forte pompaggio ottico: generalmente pompato da lampadine a flash
- costi più elevati: la produzione di cristalli di alta qualità è una sfida
Sviluppi tecnologici della canna laser rubino
1- Miglioramento della tecnologia di raffreddamento - raffreddamento conduttivo: utilizzo di dissipatori di calore in rame ad alta conduttività termica - raffreddamento liquido:circolazione di acqua deionizzata o liquidi fluorurati - funzionamento a bassa temperatura: l'efficienza migliora di 35 volte a 77 K
2- Innovazioni nei metodi di pompaggio - Pompaggio solare: primi progetti di applicazione spaziale - Pompaggio laser a diodo: migliora l'efficienza e riduce il carico termico - Pompaggio laterale:Migliora l'uniformità della distribuzione dell'energia
3Nuovi progetti strutturali - Strutture di lastre: ridurre gli effetti di lente termica - Tandem a barre multiple: aumentare l'energia di uscita totale - Miniaturizzazione: per scenari di applicazione speciali
Domande e risposte
D:Qual è la lunghezza d'onda primaria di un laser rubino e perché emette luce rossa?
A:Il laser rubino emette a 694,3 nm (linea R1) a causa delle transizioni ioniche Cr3+ nel cristallo Al2O3.Il colore rosso proviene dalla transizione elettronica tra lo stato eccitato 2E e lo stato di base 4A2 di Cr3+A basse temperature (~ 77 K), una linea secondaria a 692,9 nm (linea R2) può anche essere usata.
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