Os primeiros lasers surgiram há várias décadas e até hoje esse segmento é promovido pelas maiores empresas. Os desenvolvedores estão obtendo cada vez mais novos recursos do equipamento, permitindo que os usuários o usem de forma mais eficaz na prática.
O laser de rubi de estado sólido não é considerado um dos dispositivos mais promissores desse tipo, mas apesar de todas as suas deficiências, ainda encontra nichos de operação.
Informações gerais
Os lasers Ruby pertencem à categoria de dispositivos de estado sólido. Em comparação com os homólogos químicos e de gás, eles têm uma potência menor. Isso é explicado pela diferença nas características dos elementos, devido aos quais a radiação é fornecida. Por exemplo, os mesmos lasers químicos são capazes de gerar fluxos de luz com uma potência de centenas de quilowatts. Entre as características que distinguem o laser de rubi estão um alto grau de monocromaticidade, bem como a coerência da radiação. Além disso, alguns modelos fornecem uma maior concentração de energia luminosa no espaço, o que é suficiente para a fusão termonuclear aquecendo o plasma com um feixe.
Como o nome indica, emo meio ativo do laser é um cristal de rubi, apresentado em forma de cilindro. Neste caso, as extremidades da haste são polidas de maneira especial. Para que o laser de rubi forneça a máxima energia de radiação possível para ele, as laterais do cristal são processadas até que uma posição plano-paralela seja alcançada em relação uma à outra. Ao mesmo tempo, as extremidades devem ser perpendiculares ao eixo do elemento. Em alguns casos, as extremidades, que de alguma forma funcionam como espelhos, são adicionalmente cobertas com um filme dielétrico ou uma camada de prata.
Dispositivo a laser Ruby
O dispositivo inclui uma câmara com um ressonador, além de uma fonte de energia que excita os átomos do cristal. Uma lâmpada de flash de xenônio pode ser usada como ativador de flash. A fonte de luz está localizada ao longo de um eixo do ressonador tendo uma forma cilíndrica. No outro eixo está o elemento rubi. Como regra, são usadas hastes com comprimento de 2-25 cm.
O ressonador direciona quase toda a luz da lâmpada para o cristal. Deve-se notar que nem todas as lâmpadas de xenônio são capazes de operar em temperaturas elevadas, que são necessárias para o bombeamento óptico do cristal. Por esse motivo, o dispositivo a laser de rubi, que inclui fontes de luz de xenônio, é projetado para operação contínua, também chamada de pulsada. Quanto à haste, geralmente é feita de safira artificial, que pode ser modificada de acordo com os requisitos de desempenho paralaser.
Princípio do laser
Quando o dispositivo é ativado ligando a lâmpada, ocorre um efeito de inversão com um aumento no nível de íons de cromo no cristal, como resultado, inicia-se um aumento de avalanche no número de fótons emitidos. Neste caso, o feedback é observado no ressonador, que é fornecido por superfícies espelhadas nas extremidades da haste sólida. É assim que um fluxo estreitamente direcionado é gerado.
A duração do pulso, via de regra, não excede 0,0001 s, que é menor em comparação com a duração de um flash de néon. A energia de pulso de um laser de rubi é de 1 J. Como no caso de dispositivos a gás, o princípio de funcionamento de um laser de rubi também se baseia no efeito de feedback. Isso significa que a intensidade do fluxo de luz começa a ser mantida pelos espelhos interagindo com o ressonador óptico.
Modos Laser
Na maioria das vezes, um laser com uma haste de rubi é usado no modo de formação dos pulsos mencionados com um valor de milissegundos. Para alcançar tempos ativos mais longos, as tecnologias aumentam a energia de bombeamento óptico. Isso é feito através do uso de lâmpadas de flash potentes. Como o campo de crescimento do pulso, devido ao tempo de formação de uma carga elétrica em uma lâmpada de flash, é caracterizado por um nivelamento, a operação do laser de rubi começa com algum atraso nos momentos em que o número de elementos ativos excede o valores limite.
Às vezes tambéminterrupção da geração de impulsos. Tais fenômenos são observados em determinados intervalos após uma diminuição nos indicadores de potência, ou seja, quando o potencial de potência cai abaixo do valor limite. O laser de rubi pode operar teoricamente em modo contínuo, mas tal operação requer o uso de lâmpadas mais potentes no projeto. Na verdade, neste caso, os desenvolvedores enfrentam os mesmos problemas que ao criar lasers a gás - a inconveniência de usar uma base de elementos com características aprimoradas e, como resultado, limitar as capacidades do dispositivo.
Visualizações
Os benefícios do efeito de feedback são mais pronunciados em lasers com acoplamento não ressonante. Em tais projetos, um elemento de dispersão é usado adicionalmente, o que torna possível irradiar um espectro de frequência contínuo. Também é usado um laser de rubi Q-switched - seu design inclui duas hastes, refrigeradas e não refrigeradas. A diferença de temperatura permite a formação de dois feixes de laser, que são separados por comprimento de onda em angstroms. Esses feixes brilham através de uma descarga pulsada, e o ângulo formado por seus vetores difere por um pequeno valor.
Onde é usado o laser de rubi?
Tais lasers são caracterizados por uma baixa eficiência, mas se distinguem pela estabilidade térmica. Essas qualidades determinam as direções do uso prático dos lasers. Hoje eles são usados na criação de holografia, bem como em indústrias onde é necessário realizar operaçõesfuros de perfuração. Tais dispositivos também são usados em operações de soldagem. Por exemplo, na fabricação de sistemas eletrônicos para suporte técnico de comunicações via satélite. O laser de rubi também encontrou seu lugar na medicina. A aplicação da tecnologia nesta indústria se deve novamente à possibilidade de processamento de alta precisão. Esses lasers são usados como substitutos para bisturis estéreis, permitindo operações microcirúrgicas.
Conclusão
Um laser com um meio ativo rubi de uma só vez se tornou o primeiro sistema operacional desse tipo. Mas com o desenvolvimento de dispositivos alternativos com gás e cargas químicas, tornou-se óbvio que seu desempenho tem muitas desvantagens. E isso sem falar no fato do laser de rubi ser um dos mais difíceis em termos de fabricação. À medida que suas propriedades de trabalho aumentam, os requisitos para os elementos que compõem a estrutura também aumentam. Assim, o custo do dispositivo também aumenta. No entanto, o desenvolvimento de modelos de laser de cristal rubi tem suas próprias razões, relacionadas, entre outras coisas, às qualidades únicas de um meio ativo de estado sólido.
