2.Fysieke structuur van de rubylaserstaaf

Rubine laserstaven worden meestal vervaardigd inmet een gewicht van niet meer dan 50 kg, met diameters variërend van enkele millimeter tot 10 mm en lengtes tussen de 30 en 150 mm, afhankelijk van de toepassingsvereisten.Deze geometrie optimaliseert de interne lichtreflectie en winst binnen de laserholte.

De dopingconcentratie vanCr3+ ionen is meestal ongeveer 0,05%, een zorgvuldig gekalibreerd niveau dat de absorptie-efficiëntie en de lichtemissie in evenwicht brengt.vervanging van enkele aluminiumatomen in het saffierrooster om de lasercentra te vormen.

3Werkingsbeginsel van de ruby-laserstaaf

3.1Excitatie van chroom ionen

De rubynlaser is eenmet een diameter van niet meer dan 20 mmWanneer het hoge-energie licht van een xenon zaklamp de rubynstaaf bestraalt,Cr3+-ionen absorberen fotonenDit proces van opwinding verhoogt elektronen tot hogere energieniveaus.

3.2Metastabiele toestand en bevolkingsinversie

Na opwinding dalen de elektronen in Cr3+ ionen tot eenmetastabiele toestandDeze vertraging maakt het mogelijk dat er eenInversie van de populatie∆ een toestand waarin meer elektronen de opgewonden toestand bezetten dan de basistoestand.

3.3 Gestimuleerde emissie en laseruitgang

Wanneer een foton van de juiste golflengte (694,3 nm, dieprood) interageert met een opgewonden Cr3+-ion, veroorzaakt dit de uitstoot van een tweede foton in perfecte fase en richting.coherent lichtDeze kettingreactie van fotongeneratie is wat de krachtige laserstraal produceert.

3.4Optische resonator en versterking

De rubijnstaaf wordt tussen twee spiegels geplaatst en vormt eenresonantieoptische holteEen spiegel is volledig reflecterend en de andere is gedeeltelijk transmisief.totdat het coherente licht als een smalle laserstraal uit de uitgangscoupler komt.

4.Pionierrol in de lasergeschiedenis

De rubynlaser schreef geschiedenis in1960, als natuurkundigeTheodore MaimanHet was het eerste apparaat dat het theoretische concept van LASER omzette (Lichtversterking door gestimuleerde stralingDeze doorbraak legde de grondslag voor decennia van optische innovatie en plaatste de rubynlaser als de meestbasis van alle lasertechnologieën.

5Voordelen en nadelen van rubylezers

5.1 Voordelen

I.Eenvoudig ontwerp
Ruby lasers zijn structureel eenvoudig, waardoor ze toegankelijk zijn voor onderwijs, prototyping en onderzoek.

ii.Duurzaam medium in vaste staat
De synthetische rubynstab is mechanisch robuust, chemisch stabiel en minder gevoelig voor omgevingsomstandigheden dan gas- of kleurlasers.

iii.Uitstekende straalkwaliteit
Het produceert een strak gecollimateerde, samenhangende rode straal met een hoge ruimtelijke resolutie, ideaal voor holografie en bepaalde medische toepassingen.

iv.Historisch belang
Ruby-lasers vormen een technologische mijlpaal en blijven een symbool van laserinnovatie.

6Toepassingen van rubylezers

Hoewel rubijnlasers overtroffen worden door moderne lasersoorten zoals Nd:YAG, vezel- of diodelazers, worden ze nog steeds gebruikt in nichegebieden waar hun specifieke golflengte en gepulseerde output voordelig zijn:

• Holografie
  Een samenhangend, stabiel rood licht is ideaal voor het met hoge precisie registreren van interferentiepatronen.

• Medische dermatologie
  Rubinelasers zijn gebruikt voorontdoen van tatoeages,pigmentatiebehandeling, enhuidverfrissingDoor hun korte, hoge-energie pulsen.

• Materiaalwetenschappelijk onderzoek
  Gebruikt in studies met licht-stof interactie, laser-geïnduceerde afbraak, en gepulseerde verwarming experimenten.

• Vroege LIDAR en afstandmeting
  Hoge-energie rode pulsen zijn effectief voor het meten van lange afstanden en het detecteren van oppervlakken met precisie.

Conclusies

Desynthetische rubynlaserstaafDoor de energie-dynamiek van chroom gedopte saffier te benutten,De eerste succesvolle demonstratie van coherente lichtversterkingHoewel nieuwere technologieën hun plaats hebben ingenomen in de reguliere toepassingen, blijft de invloed van de rubynlaser bestaan in zowel het wetenschappelijk erfgoed als in gespecialiseerde toepassingsgevallen.Het dient niet alleen als een functioneel gereedschap maar ook als een symbool van wetenschappelijk vindingrijkheid en het begin van het lasertijdperk.