Aplikasi industri batu permata yang dibudidayakan di laboratorium - batang laser Ruby

Aplikasi industri batu permata yang dibudidayakan di laboratorium - batang laser Ruby

Tidak lama setelah gagasan laser diusulkan, rubi pertama kali digunakan untuk membuat laser pertama di dunia.dan sekitar 0Cr3+ menggantikan posisi Al3+ dalam kristal, dan secara optik itu termasuk kristal uniaxial negatif.Diameter 5cm sampai 2cm dan panjang 4cm sampai 16cmHal ini mungkin terlihat seperti batang kaca merah muda yang sangat terang atau warna coklat kemerahan yang sangat dalam, tergantung pada konsentrasi Cr doping batang.Di bawah radiasi lampu Xe (xenon), elektron yang awalnya berada pada keadaan dasar E1 dalam kristal ruby menyerap foton yang dipancarkan oleh lampu Xe dan tergesa-gesa ke tingkat energi E3.

Rata-rata umur partikel pada tingkat energi E3 sangat singkat (sekitar 10-9 detik).Kehidupan elektron pada tingkat energi E2 sangat panjangOleh karena itu, sejumlah besar partikel menumpuk di tingkat energi E2, membentuk inversi nomor partikel antara E2 dan E1.kristal memiliki efek amplifikasi pada foton dengan frekuensi ν yang memuaskan hν = E2 - E1Ketika gain G cukup besar untuk memenuhi kondisi ambang, ada output laser 694.3nm di beberapa ujung cermin.

Meskipun efisiensi laser ruby tidak tinggi, hanya 0,1%, dan menghasilkan cahaya merah gelap 694.3nm, karena strukturnya yang sangat sederhana dan representatif,yang konsisten dengan struktur laser YAG yang paling banyak digunakan saat ini, dan tingkat energi (sistem tingkat 3) lebih sederhana, lebih mudah dianalisis dan dipahami.dapat dengan mudah menembus lembaran besi dan memantulkan kembali dari permukaan bulan untuk dideteksiLaser ini banyak digunakan dalam mesin pemotong laser dan mesin pengeboran sebelum penemuan batang laser YAG yang jauh lebih efisien (1% - 3%),dan banyak senjata militer non-mematikan juga mengadopsi batang ruby yang lebih kecil.

Kristal tunggal ruby memiliki kekuatan tinggi, kekerasan yang besar, gtahan aus, sangat baikKonduktivitas termal, koefisien ekspansi yang kecil, stabilitas termal yang luar biasa, ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi dan sifat dielektrik yang tinggi.Ini memiliki tingkat lulus yang tinggi dalam rentang spektrum yang luas (250-5500nm)Hal ini banyak diterapkan dalam produksi Windows laser bertenaga tinggi, Windows inframerah dan Windows multispectral dari berbagai bentuk dan spesifikasi,juga di bidang teknologi tinggi seperti kapsul rudal, cermin rod yang memancarkan cahaya, lensa optik dan pisau bedah medis.

Lahirnya Laser Ruby

Laser ruby lahir pada tahun 1960 di Hughes Research Laboratories di Amerika Serikat,di mana fisikawan Theodore Maiman melakukan penelitian tentang amplifikasi radiasi gelombang mikro melalui emisi dirangsangPada saat itu, para ilmuwan sudah memiliki pemahaman tertentu tentang tingkat energi atom dan prinsip-prinsip emisi yang dirangsang.penerapan teori ini untuk rentang frekuensi optik untuk mencapai sumber cahaya dengan intensitas tinggi dan koherensi tetap menjadi tantangan yang signifikan.

Maiman mengalihkan perhatiannya pada kristal rubi. Rubi adalah bentuk aluminium oksida (Al2O3) yang didop dengan ion kromium (Cr3 +).Struktur kristal yang unik dan sifat tingkat energi membuatnya menjadi kandidat yang ideal untuk menghasilkan cahaya laserMaiman melapisi kedua ujung batang ruby dengan perak untuk berfungsi sebagai cermin di rongga optik resonan.

Ketika senter memancarkan cahaya yang intens, ion kromium dalam ruby menyerap energi dan beralih dari keadaan dasar ke keadaan bersemangat.,Mereka mulai mengalami emisi yang dirangsang, melepaskan foton merah dengan panjang gelombang 694,3 nanometer.merangsang ion kromium tambahan untuk memancarkan foton yang samaReaksi berantai ini menghasilkan sinar laser yang kuat, sangat arah, dan koheren.

Dengan cara ini, laser ruby pertama di dunia diciptakan. Sinar merah terang yang dipancarkannya menembus kegelapan seperti fajar janji teknologi baru, membuka era laser.

Prinsip kerja laser

Dari mekanika kuantum, diketahui bahwa energi atom berdasarkan elektron di luar inti adalah diskontinu dan dibagi menjadi tingkat energi individu.,Jika foton (sinar cahaya) dengan energi yang tepat dipancarkan ke atom dalam keadaan tergiur,atom akan turun ke tingkat energi yang lebih rendah dan memancarkan foton kedua persis sama dengan yang pertama.
 

Dalam laser, partikel-partikel bumi langka (bahan-bahan gain) ditempatkan di antara dua cermin.Foton yang dihasilkan oleh radiasi yang dirangsang menyebar di antara cermin dan bertindak sebagai sumber radiasi yang dirangsang untuk menghasilkan foton baruDengan cara ini, laser dapat diproduksi terus menerus dan berdasarkan ini, foton yang dihasilkan oleh laser semuanya sama, memiliki energi, arah dan fase yang sama.

Dampak mendalam dari Laser Ruby

Lahirnya laser ruby membuat gelombang kejut di seluruh komunitas ilmiah dan teknologi.Kemampuan laser untuk menghasilkan energi tinggi, balok terfokus ketat merevolusi proses industri seperti pemotongan, pengelasan, dan pengeboran, secara dramatis meningkatkan efisiensi dan presisi.

Dalam bidang kedokteran, operasi laser telah menjadi praktik umum, terutama dalam oftalmologi dan prosedur kosmetik, menawarkan pasien mengurangi trauma dan pemulihan yang lebih cepat.frekuensi tinggi dan bandwidth cahaya laser meletakkan dasar untuk teknologi serat optik, memungkinkan transmisi informasi yang lebih cepat dan lebih jauh, membawa konsep "desa global" lebih dekat dengan realitas.

Dalam bidang militer, pengembangan senjata laser telah menjadi fokus utama bagi banyak negara.dan ketahanan terhadap gangguan elektromagnetik menunjukkan mereka bisa memainkan peran penting dalam perang di masa depan.

Rekomendasi produk terkait

Rubin sintetis Cr:Al2O3 Tersedia dalam 2mm/4mm Dia10mm/20mm Panjang