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상세 정보 |
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| 재료 조성: | Alloy는 0.05% cr₂o₃로 도핑되었습니다 | 결정 구조: | 삼각 (α-al₂o₃) |
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| 열 특성: | 열전도율 : 40 W/(m · k) | 역학적 성질: | Mohs 경도 : 9 |
| 강조하다: | 2mm 루비 레이저 막대,사용자 정의 루비 레이저 스틱,4mm 루비 레이저 스틱 |
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제품 설명
맞춤형 루비 레이저 막대 (Al2O3:Cr3+) 지름 2mm/4mm 길이 10mm/20mm
루비 레이저 막대
루비 레이저 막대기는 인류 역사상 최초로 성공적으로 구현된 레이저 이득 매체로, 1960년 시어도어 메이먼에 의해 처음으로 입증되었습니다.그 핵심 구성 요소는 약 0와 도핑 된 α- 알루미나 (Al2O3) 단일 결정입니다.0.05%의 삼용성 크롬 이온 (Cr3+), 특유의?? 은 붉은 색을 나타냅니다. 이 합성 루비 결정은 코룬드 매트릭스 내에서 활성 매체로 크롬 이온을 균일하게 분산합니다.특별한 에너지 레벨 구조가 결정 필드 효과로 형성되는 경우.
루비 레이저는 전형적인 3단계 시스템 원칙에 따라 작동합니다.
- 기본 상태 에너지 레벨 4A2: 크롬 이온의 초기 상태
- 넓은 흡수 대역 4F1 및 4F2: 녹색 (550 nm) 및 보라색 (400 nm) 빛 흡수
- 메타스태블 에너지 레벨 2E: 두 개의 밀접하게 떨어져있는 레벨 E (694.3 nm) 및 2Ā (692.9 nm) 를 포함합니다.
강력한 광적 펌핑에 따라 Cr3+ 이온은 기본 상태에서 4F1/4F2 대역으로 흥분되고 비 방사성적으로 2E 초안정 상태로 빠르게 느슨합니다.2E 레벨의 비교적 긴 수명 (~ 3 ms) 으로 인해, 인구 반전이 달성 될 수 있으며, 궁극적으로 자극된 방출을 통해 694.3 nm 빨간 레이저 출력을 생성합니다.
그 속성 테이블루비 레이저 스틱
| 재산 | 사양 | 단위/기록 |
| 재료 구성 | Al2O3 0.05% Cr2O3로 도핑 | 중량 % |
| 결정 구조 | 트리고날 (α-Al2O3) | R3c 공간 그룹 |
| 레이저 파장 | 694.3 nm (R1 선) | 1차 방출선 |
| 692.9 nm (R2 선) | 2차 선 (저온) | |
| 물리적 차원 | 직경: 2~10mm | 커스터마이징 할 수 있습니다 (2mm/4mm 표시) |
| 길이: 10~200mm | 표준 (10mm/20mm 표시) | |
| 광학적 특성 | 굴절 지수: 1.763 694nm | 일반 반열 (무) |
| 흡수 계수: 0.4-1.2cm−1 | Cr3+ 농도에 따라 달라집니다 | |
| 열 특성 | 열전도: 40W/m·K | 300만원 |
| 열 확장: 5×10−6/K (∙c축) | 아리즈트로프 | |
| 기계적 특성 | 모스 강도: 9 | 다이아몬드 다음으로 |
| 밀도: 3.98g/cm3 | ||
| 레이저 성능 | 형광 수명: 3 ms | 300만원 |
| 방출 직경: 2.5×10−20cm2 | R1 라인 | |
| 열 렌즈 계수: 3×10−6 K−1 | 고전력 작동에 중요합니다. | |
| 표면 품질 | 평면: λ/10 633nm | 레이저 등급의 뽀록 |
| 표면 거칠성: <5 Å RMS | 수퍼폴리싱 | |
| 코팅 옵션 | AR 코팅 694nm: R<0.2% | 전형적인 사양 |
| HR 코팅 694nm: R>99.8% | 레이저 구멍 거울용 | |
| 손해 제한값 | > 500MW/cm2 | 10ns 펄스 |
루비 레이저 바드의 구조적 특성
1. 크리스탈 성장과 처리 높은고품질의 루비 레이저 막대기는 일반적으로 화염 융합 방법 (베르뉴일 공정) 을 사용하여 재배됩니다. Al2O3와 Cr2O3의 비율 (약 0.05 wt%) 및 성장 조건을 정확하게 제어함으로써,뛰어난 광적 균일성을 가진 단일 결정이 얻을 수 있습니다.크리스탈 처리 요구 사항은: - 막대 지름은 보통 3~10mm 사이입니다.길이 50~200mm - 끝면 평행성이 10 아크초 이상 - λ/10 품질 수준에 도달하는 표면 마감 - 일반적으로 브루스터의 각도로 절단되거나 반사 방지 필름으로 코팅됩니다.
2광학 및 열 특성
- 굴절 지수: 694.3 nm 에서 1.76
- 열전도: 약 40W/m·K
- 열 팽창 계수: 5 × 10−6 K−1 (c 축과 평행)
- 모스 강도: 9, 다이아몬드 다음
- 손상 경격: > 500 MW/cm2 (10 ns 펄스)
3도핑 특성 크롬 이온 농도는 레이저 성능에 직접적으로 영향을 미칩니다.
- 최적의 도핑 농도: 0.03%~0.07% (중량)
- 더 높은 농도는 형광 소화 및 열 효과를 악화시킵니다.
- 크롬 이온은 결정의 Al3+ 부위를 대체하고, 여덟자리 연동을 차지합니다.
루비 레이저 막대기의 작동 특성
1출력 특성
- 파장: 주로 R1 선 (694.3 nm) 은 방온에서; 낮은 온도 (77 K) 에서, R2 선 (692.9 nm) 은 또한 진동 할 수 있습니다.
- 선 너비: 0.53 nm (광광), 0.001 nm (일방선 모드) 로 좁아집니다.
- 전형적인 펄스 에너지: 0.1~10 J (Q 스위치)
- 최고 전력: 최대 몇 백 메가와트 (모드 잠금)
- 디버전스 각: 0.5~5mrad (공명기 설계에 따라)
2온도 효과 루비 레이저는 상당한 온도 의존성을 나타냅니다.
- 파장 온도 계수: 0.065 Å/K
- 효율은 온도 상승과 함께 감소합니다 (에너지 수준 분열의 변화로 인해)
- 고 가동 온도에서 열 렌즈 및 스트레스 유발 한 쌍결절을 고려해야합니다.
3극진화 특성 루비 레이저는 자연적으로 선형 극진화된 빛을 내립니다.
- Cr3+ 이온의 아이조트로프 방출 특성
- E ̊c 축에 비해 E ̊c 축 편광의 더 높은 이득 - 편광 비율은 100을 초과 할 수 있습니다:1
루비 레이저 바드의 응용 분야
1과학 연구
- 레이저 플라즈마 연구: 관성 격리 핵융합 실험에 사용됩니다.
- 비선형 광학: OPO 및 라만 레이저에 대한 펌프 소스
- 분광: 고해상도 흡수 및 형광 분광
- 대기 감지: 레이저 레이더 (LIDAR) 시스템
2산업 가공
- 정밀 뚫기: 귀석 로저 시계, 연료 주입기 노즐
- 재료 표시: 세라믹 및 사피라와 같은 특수 재료의 표시
- 용접 및 절단: 얇은 금속 소재 가공
3의료용품
- 피부과: 색소성 손상 치료 및 문신 제거
- 안과: 아이리세크토미 (그간간 다른 레이저로 대체)
- 치과: 단단한 조직 치료
4군사 및 항공우주
- 원격 측정 및 목표 지명: 초기 군사 레이저 원격 측정기
- 레이저 가이드: 대상 조명 및 표시
- 우주 통신: 인공위성 간 실험 레이저 연결
루비 레이저 막대기 의 장점 과 한계
주요 장점:
- 높은 펄스 에너지: 강력한 에너지 저장, 높은 에너지 펄스 출력에 적합
- 우수한 광질: 작은 결정 결함, 높은 빔 품질
- 기계적 안정성: 높은 강도, 환경 영향에 강한 저항성
- 장수기: 노화 문제가 없고, 장수기
- 편광 출력: 광 시스템 설계를 단순화
주요 한계점:
- 3단계 시스템으로 인한 낮은 효율: 높은 임계, 전형적인 효율은 0.1%~1%
- 중요한 열 효과: 높은 반복 속도 (일반적으로 < 1 Hz) 작업에 적합하지 않습니다.
- 고정 파장: 조정하기 어렵습니다.
- 강한 광적 펌핑을 필요로 한다. 일반적으로 플래시 램프로 펌핑된다.
- 높은 비용: 고품질의 결정의 생산은 도전입니다
루비 레이저 막대기 의 기술 발전
1냉각 기술 개선 - 전도성 냉각: 높은 열 전도성을 가진 구리 열 방출기의 사용 - 액체 냉각비이온화 물 또는 플루오린 액체의 순환 - 낮은 온도 작동: 효율은 77K에서 3~5배 향상됩니다.
2펌핑 방법 혁신 - 태양 펌핑: 초기 우주 적용 계획 - 레이저 다이오드 펌핑: 효율을 향상시키고 열 부하를 줄입니다 - 사이드 펌핑:에너지 분배 균일성을 향상시킵니다.
3새로운 구조 설계 - 슬래브 구조: 열 렌즈 효과를 줄이십시오 - 여러 막대 탕데임: 총 출력 에너지를 증가시킵니다 - 소형화: 특수 응용 시나리오를 위해
질문 및 답변
Q:루비 레이저 막대기의 주요 레이저 파장은 얼마이며, 왜 붉은 빛을 발산하는가?
A:루비 레이저는 Al2O3 결정의 Cr3+ 이온 전환으로 인해 694.3 nm (R1 선) 에서 방출합니다.빨간색은 2E 흥분 상태와 Cr3+의 4A2 기본 상태 사이의 전자 전환에서 발생합니다.낮은 온도 (~ 77K) 에서 692.9 nm (R2 라인) 의 2차 선도 가시화 될 수 있습니다.
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