Aplicación industrial de piedras preciosas cultivadas en laboratorio - Varillas láser rubí

Aplicación industrial de piedras preciosas cultivadas en laboratorio - Varillas láser rubí

Poco después de que se propusiera la idea del láser, los rubíes se usaron por primera vez para hacer el primer láser del mundo.y aproximadamente 0.05wt% Cr2O3 está dopado dentro del cristal. Cr3+ reemplaza la posición de Al3+ en el cristal, y ópticamente pertenece a un cristal uniaxial negativo.5 cm a 2 cm de diámetro y 4 cm a 16 cm de longitudPuede parecer una varilla de vidrio rosa muy claro o de un color marrón rojizo muy profundo, dependiendo de la concentración de Cr doping de la varilla.Bajo la irradiación de una lámpara Xe (xenón), los electrones originalmente en el estado básico E1 en el cristal de rubí absorben los fotones emitidos por la lámpara Xe y se excitan hasta el nivel de energía E3.

La vida media de las partículas en el nivel de energía E3 es muy corta (aproximadamente 10-9 segundos).La vida de los electrones en el nivel de energía E2 es muy largaPor lo tanto, un gran número de partículas se acumulan en el nivel de energía E2, formando una inversión de número de partículas entre E2 y E1.el cristal tiene un efecto de amplificación sobre los fotones con una frecuencia ν que satisface hν=E2 - E1Cuando la ganancia G es lo suficientemente grande como para cumplir con la condición de umbral, hay una salida láser de 694.3nm en algunos extremos del espejo.

Aunque la eficiencia del láser rubí no es alta, sólo el 0,1%, y genera una luz de color rojo oscuro de 694,3 nm, debido a su estructura extremadamente simple y representativa,que es consistente con la estructura del láser YAG más utilizado actualmente, y el nivel de energía (sistema de 3 niveles) es más simple, es más fácil de analizar y entender.Puede atravesar fácilmente la lámina de hierro y reflejarse de nuevo desde la superficie lunar para ser detectadoEstos láseres fueron ampliamente utilizados en las máquinas de corte láser y máquinas de perforación antes de la invención de las barras láser YAG mucho más eficientes (1%-3%),y muchas armas militares no letales también adoptaron barras de rubí más pequeñas.

El cristal único de rubí tiene una alta resistencia, gran dureza, gResistencia al desgaste, excelenteconductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión, excelente estabilidad térmica, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión y altas propiedades dieléctricas.Tiene una alta tasa de paso dentro de un amplio rango espectral (250-5500nm)Se aplica ampliamente en la producción de ventanas láser de alta potencia, ventanas infrarrojas y ventanas multispectrales de diversas formas y especificaciones,así como en campos de alta tecnología como las capas de misiles., espejos de barra de transmisión de luz, lentes ópticas y cuchillas médicas quirúrgicas.

El nacimiento del láser rubí

El láser rubí nació en 1960 en los Laboratorios de Investigación Hughes en los Estados Unidos,donde el físico Theodore Maiman estaba llevando a cabo investigaciones sobre la amplificación de la radiación de microondas a través de la emisión estimuladaEn ese momento, los científicos ya tenían cierta comprensión de los niveles de energía atómica y los principios de la emisión estimulada.La aplicación de estas teorías al rango de frecuencias ópticas para lograr una fuente de luz de alta intensidad y coherencia sigue siendo un desafío significativo.

El rubí es una forma de óxido de aluminio (Al2O3) dopado con iones de cromo (Cr3+).Su estructura cristalina única y sus propiedades de nivel de energía lo hicieron un candidato ideal para generar luz láserMaiman revestió ambos extremos de una varilla de rubí con plata para servir como espejos en una cavidad óptica resonante.

Cuando la linterna emite una luz intensa, los iones de cromo en el rubí absorben la energía y pasan del estado fundamental al estado excitado.,comenzaron a experimentar una emisión estimulada, liberando fotones rojos con una longitud de onda de 694.3 nanómetros.estimulando iones de cromo adicionales para emitir fotones idénticosEsta reacción en cadena produjo un potente, altamente direccional y coherente haz de luz láser.

De esta manera, se creó el primer láser de rubí del mundo, el haz rojo brillante que emitió atravesó la oscuridad como un amanecer de nuevas promesas tecnológicas, marcando el comienzo de la era del láser.

El principio de funcionamiento del láser

De la mecánica cuántica, se sabe que la energía de un átomo basada en electrones fuera del núcleo es discontinua y se divide en niveles de energía individuales.,Si un fotón (un haz de luz) con la energía adecuada se irradia sobre un átomo en un estado excitado,el átomo descenderá a su nivel de energía más bajo y emitirá un segundo fotón exactamente igual al primero.
 

En el láser, las partículas de tierras raras (sustancias ganadoras) se colocan entre dos espejos.Los fotones producidos por la radiación estimulada se propagan entre los espejos y actúan como fuentes de radiación estimulada para generar nuevos fotonesDe esta manera, el láser puede ser producido continuamente y basado en esto, los fotones producidos por el láser son todos iguales, con la misma energía, dirección y fase.

El profundo impacto del láser rubí

El nacimiento del láser rubí provocó conmociones en las comunidades científicas y tecnológicas y proporcionó herramientas sin precedentes para la investigación en campos como la física, la química y la biología.La capacidad del láser para generar alta energía, vigas fuertemente enfocadas revolucionaron los procesos industriales como el corte, soldadura y perforación, mejorando dramáticamente la eficiencia y precisión.

En el campo médico, la cirugía con láser se ha convertido en una práctica común, especialmente en oftalmología y procedimientos cosméticos, ofreciendo a los pacientes un menor trauma y una recuperación más rápida.la alta frecuencia y ancho de banda de la luz láser sentó las bases de la tecnología de fibra óptica, permitiendo una transmisión más rápida y más amplia de la información, acercando el concepto de "aldea global" a la realidad.

En el ámbito militar, el desarrollo de armas láser se ha convertido en un foco clave para muchas naciones.y la resistencia a las interferencias electromagnéticas sugieren que podrían jugar un papel fundamental en futuras guerras.

Recomendaciones de productos relacionados

Rodas de rubí sintético Cr:Al2O3 Disponible en 2 mm/4 mm de longitud