実験室で栽培された宝石の産業用用途 - ルビーレーザー棒

実験室で栽培された宝石の産業用用途 - ルビーレーザー棒

レーザーのアイデアが提案された直後,ルビンは世界初のレーザーを製造するために最初に使用されました. 作業物質は人工ルビンです.ルビンの結晶のマトリックスがAl2O3です.そして約0Cr2O3は水晶内にドーピングされている. Cr3+は水晶中のAl3+の位置を入れ替えており,光学的には負の単軸水晶に属している.ルビンの棒の一般的なサイズは0から0.直径5cmから2cm,長さ4cmから16cm刺激源はクセノンランプである. 刺激源はクセノンランプである.ゼ (クセノン) ランプの照射下,ルビンの結晶の原始状態の電子は,Xeランプが放出する光子を吸収し,E3エネルギーレベルに興奮する.

E3エネルギーレベルでの粒子の平均寿命は非常に短い (約10-9秒).ほとんどの電子は放射線のない移行によってエネルギーレベルE2に到達する.E2エネルギーレベルでの電子の寿命は非常に長いこのとき,多くの粒子がE2エネルギーレベルに蓄積し,E2とE1の間には粒子の数の逆転が起こります.水晶は hν=E2 - E1 を満たす周波数 ν の光子に対して増幅効果を有する.この周波数の光に対する加益がある.Gの加益が限界条件を満たすほど大きくなった場合,鏡端には694.3nmのレーザー出力がある.

ルービーレーザーの効率は高くない 0.1%で 極めてシンプルで代表的な構造により 濃い赤色694.3nmの光を発生させていますこれは現在最も広く使われている YAGレーザーの構造と一致しています鉛筆のように厚く,指の長さのルビンの棒は,簡単に鉄板を貫通し 月面から反射して検出できますこのレーザーは,より効率的なYAGレーザー棒 (1%~3%),そして多くの非致命的な軍事兵器も 小さなルビー棒を採用しました.

高強度で硬さも高い耐磨性も優れている熱伝導性,小さい膨張係数,優れた熱安定性,高温耐性,耐腐蝕性,高介電性広いスペクトル範囲 (250~5500nm) で高い通過率を持っています広く,様々な形状と仕様の高性能レーザーウィンドウ,赤外線ウィンドウとマルチスペクトルウィンドウの生産に使用されています.高技術分野でも使えます光を伝達する棒鏡,光学レンズ,医療用手術用刃.

ルビー レーザー の 誕生

1960年に米国 ヒューズ研究所で誕生しました物理学者シオドア・メイマンは 刺激された放出によって微波放射線の放大に関する研究を行っていました原子エネルギーレベルや 刺激放射の原理については既に知っていましたこの理論を光学周波数帯に適用して 高強度と一貫性のある光源を達成することは 重要な課題であり続けました.

メイマンはルビンの結晶に注意を向けました.ルビンは,クロムイオン (Cr3+) とドープされたアルミ酸化物 (Al2O3) の形態です.その独特の結晶構造と エネルギーレベル特性は レーザー光を生成するのに理想的な候補となりましたメイマンは,ルビンの棒の両端を銀で覆い,共鳴する光学腔内の鏡として使用した.その後,高強度の懐中電灯を使用してルビンの結晶を"ポンプ"した.

懐中電灯 が 強い 光 を 放つ と,ルビンの クロム 離子 は エネルギー を 吸収 し,基礎 状態 から 興奮 状態 に 移行 する.より多くの クロム 離子 が 興奮 状態 に 達 する と,,694.3ナノメートルの波長を持つ赤色光子を放出し 光学腔内を往復させました追加のクロムイオンを刺激して同一の光子を放出するこの連鎖反応によって 強力で高度な方向性があり 一貫したレーザー光束が生成されました

このようにして 世界初のルビンのレーザーが 生まれました その放射した明るい赤い光線は 新しい技術的な約束の夜明けのように 闇を貫通し レーザーの時代を 迎えました

レーザーの動作原理

量子力学から,原子核の外にある電子に基づく原子のエネルギーは不連続で,個々のエネルギーレベルに分かれることが知られています.原子が特定のエネルギーを受け取るとき,,適切なエネルギーを持つ光子 (光束) が興奮状態の原子に放射されれば原子は低エネルギーレベルに下がり,前方と同じ2番目の光子を放出します..
 

レーザーでは 2つの鏡の間に稀土粒子 (増分物質) が置かれます刺激された放射線によって生成される光子は鏡の間に広がり,刺激された放射線源として働き,新しい光子を生成しますレーザーが連続的に生成され レーザーによって生成される光子は全て同じで エネルギー,方向,相が同じです レーザーはこのように動作します

ルビー レーザー の 深い 影響

ルビー レーザー の 誕生 は 科学 界 や 技術 界 に 衝撃 的 な 波 を 送り まし た.物理,化学,生物学 の よう な 分野 で の 研究 に は 前例 が ない 道具 を 提供 し まし た.レーザーの高エネルギー発生能力切断,溶接,掘削などの産業プロセスに革命をもたらし 効率と精度を劇的に向上させました

医療分野では,レーザー手術は,特に眼科や美容処置において,一般的慣行となり,患者にトラウマを軽減し,より迅速な回復を提供しています.レーザー 光 の 高周波 と 帯域 幅 が 光ファイバー 技術 の 基礎 を 築き まし た"グローバル・ヴィレッジ"の概念を現実に近づける

レーザー兵器の開発は 多くの国にとって 重要な焦点となっています未来における戦争において重要な役割を果たす可能性があることを示唆しています.

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合成ルビー棒 Cr:Al2O3 2mm/4mm Dia10mm/20mm 長さで利用可能