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詳細情報 |
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| 物質的な構成: | 0.05% Cr2O3 でドーピングされたAl2O3 | 結晶構造: | トリゴナル (α-Al2O3) |
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| 熱特性: | 熱伝導性: 40 W/m·K | 機械特性: | モース硬さ: 9 |
| ハイライト: | 2mm ルビーレーザー棒,カスタマイズされたルビーレーザー棒,4mm ルビーレーザー棒 |
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製品の説明
パーソナライズされたルビーレーザー棒 (Al2O3:Cr3+) 直径2mm/4mm 長さ10mm/20mm
ルビー レーザー 棒 の 抽象
ルビーレーザー棒は,人類史上初めてレーザー獲得媒体を成功裏に実現し,1960年にシオドール・メイマンによって初めて実証されました.そのコアコンポーネントは,約0でドープされたαアルミナ (Al2O3) シングルクリスタルである.0.05%の三価クロムイオン (Cr3+),特徴的な深赤色を示している.この合成ルビン結晶は,アクティブメディアとしてクロムイオンをコロンドムマトリックス内に均等に分散させる.特殊なエネルギーレベル構造が結晶場効果によって形成される.
ルービーレーザーは 典型的な3段階のシステム原理に基づいて動作します
- 基礎状態エネルギーレベル4A2:クロムイオンの初期状態
- 広い吸収帯4F1と4F2:緑 (550nm) と紫 (400nm) の光吸収に対応する
- メタスタブルエネルギーレベル2E: 距離が近い2つのレベルE (694.3 nm) と2Ā (692.9 nm) を含む
強烈な光学ポンプにより,Cr3+イオンは基礎状態から4F1/4F2帯に興奮し,2E超安定状態に非放射的に迅速にリラックスする.2Eレベルの比較的長い寿命 (~ 3 ms) により刺激された放出によって694.3nm赤色レーザー出力を生み出すことができる.
属性の表はルビーレーザー棒
| 資産 | 仕様 | 単位/注記 |
| 材料の組成 | 0.05% Cr2O3 でドーピングされたAl2O3 | 体重 % |
| 結晶構造 | トリゴナル (α-Al2O3) | R3c空間グループ |
| レーザー波長 | 694.3 nm (R1線) | 主要排出線 |
| 692.9 nm (R2線) | 二次線 (低温) | |
| 物理 的 な 尺度 | 直径: 2~10mm | カスタマイズ可能 (2mm/4mm表示) |
| 長さ: 10~200mm | 標準 (10mm/20mm表示) | |
| オプティカルプロパティ | 屈折指数: 1.763 694nm | 普通の光線 (無) |
| 吸収係数: 0.4-1.2cm−1 | Cr3+ 濃度によって異なります | |
| 熱特性 | 熱伝導性: 40 W/m·K | 300K |
| 熱膨張: 5×10−6/K (ほらc軸) | アニゾトロプ性 | |
| メカニカルプロパティ | モース硬さ: 9 | ダイヤモンドに次ぐ |
| 密度: 3.98 g/cm3 | ||
| レーザー性能 | 発光寿命: 3 ms | 300K |
| 排出量横切: 2.5×10−20cm2 | R1線について | |
| 熱レンズ係数: 3×10−6 K−1 | 高出力の操作に重要 | |
| 表面の質 | 平らさ: λ/10 633nm | レーザーグレードのポーチ |
| 表面荒さ: <5 Å RMS | 超磨き仕上げ | |
| コーティングオプション | ARコーティング 694nm: R<0.2% | 典型的な仕様 |
| HRコーティング 694nm:R>99.8% | レーザー空洞鏡用 | |
| 損害の限界値 | >500 MW/cm2 | 10ns パルス |
ルビー レーザー 棒 の 構造 特性
1結晶の成長と処理は高い質の高いルビーレーザー棒は,典型的には炎融合法 (ヴァルヌイルプロセス) を使用して栽培されます.Al2O3とCr2O3の比率 (約0.05重%) と成長条件を正確に制御することによって,優れた光学均一性を有する単結晶が得られます- 棒の直径は通常3~10mm,長さ50~200mm - 端面の平行性は10弧秒以上 - λ/10品質レベルに達する表面仕上げ - 通常はブルースターの角度で切るまたは反射フィルムで覆う
2光学および熱特性
- 屈折率: 694.3 nm で 1.76
- 熱伝導性: 約40W/mK
- 熱膨張係数: 5 × 10−6 K−1 (c軸に平行)
- モース硬さ: 9 ダイヤモンドに次ぐ
- 損傷限界: > 500 MW/cm2 (10 ns パルス)
3ドーピング特性 クロムイオン濃度はレーザー性能に直接影響します
- 最適ドーピング濃度:0.03%~0.07% (重量)
- 高濃度で発光が消し,熱効果が悪化します
- クロムイオンは,水晶内のAl3+サイトを代替し,八面体座標を占めています
ルビーレーザー棒の動作特性
1出力特性
- 波長: 主に室温ではR1線 (694.3nm) で,低温ではR2線 (692.9nm) も振動することができる
- 線幅:0.53nm (発光),0.001nm (単列長度モード) に絞る
- 典型的なパルスエネルギー: 0.1~10 J (Qスイッチ)
-ピークパワー:数百メガワットまで (モードロック)
- 離散角:0.5mrad (共鳴器の設計によって)
2. 温度効果 ルビーレーザーは,気温に依存している.
- 波長温度係数:0.065 Å/K
- 効率は温度上昇とともに低下する (エネルギーレベル分割の変化による)
- 高温での熱レンズとストレスの誘発されたバイブレンセンスは考慮する必要があります
3偏光特性 ルビーレーザーは自然に線形偏光を発する.
- Cr3+イオンのアニゾトロプ的放出特性
偏振比は100を超えることがある.1
ルビーレーザー棒の応用分野
1科学研究
- レーザープラズマ研究:慣性封じ込み核融合実験に使用
- 非線形光学:OPOとラマンレーザー用のポンプ源
- 光譜:高解像度吸収と熒光光譜
- 大気観測:レーザーレーダー (LIDAR) システム
2工業加工
- 精密ドリリング:時計用宝石ベアリング,燃料注入器のノズル
- 材料のマーク: 陶器やサファイアなどの特殊材料のマーク
- 溶接と切断:薄金属材料の加工
3医療用
- 皮膚科:色素のある病変の治療とタトゥーの除去
- 眼科:アイリセクトミー (徐々に他のレーザーによって置き換えられる)
- 歯科:硬い組織治療
4軍事・航空宇宙
- 距離測定と標的指定:初期の軍事レーザー距離測定器
- レーザーガイド: ターゲット照明と指定
- 宇宙通信: 衛星間での実験レーザー接続
ルビー レーザー 棒 の 利点 と 限界
主な利点:
- 高パルスエネルギー:高エネルギーパルス出力に適した強力なエネルギー貯蔵
- 優れた光学品質: わずかな結晶欠陥,高光線品質
- 機械的安定性:高硬さ,環境への強い耐性
- 長寿命:老化問題なく,長寿命
- 偏光出力: 光学システムの設計を簡素化
主な制限:
- 3段階システムによる低効率:高値,典型的な効率は0.1%~1%
- 高い重複率 (通常1Hz以下) の操作に適さない
- 固定波長:調節が難しい
- 強い光学的ポンプを必要とします.通常はフラッシュランプでポンプされます.
高品質の結晶を生産するのは困難です
ルビー レーザー 棒 の 技術 的 発展
1冷却技術の改善 - 導電冷却:高熱伝導性を持つ銅熱シンクの使用 - 液体冷却:デイオニ化水やフッ素化液体の循環 - 低温操作効率は77Kで3倍5倍向上する
2ポンプ方法の革新 - 太陽光ポンプ:初期の宇宙用途計画 - レーザーダイオードポンプ:効率を向上させ熱負荷を削減 - サイドポンプ:エネルギー分布の均一性を向上させる
3新しい構造設計 - スラブ構造: 熱レンズ効果を減らす - 多棒タンデム: 総出力エネルギーを増加させる - ミニチュア化: 特殊なアプリケーションシナリオのために
Q&A
Q: その通りラビのレーザー棒の 主なレーザー波長は何で なぜ赤光を発すのか?
A: その通りルビーレーザーは,Al2O3結晶におけるCr3+イオン移行により694.3nm (R1線) で発光する.赤い色は2E興奮状態と4A2基礎状態の電子移行から生じる低温 (~77K) で,692.9nm (R2線) の二次線も発光する.
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