лазер рубин предпочитане работи в импулсен режим, и генерира лъчение при дължина на вълната = 0.6943 микрона. Благодарение на възможностите за получаване на високо импулсни сили, и наличието на рубин кристали с висока оптична качество рубин лазер и в момента е един от най-добре известните твърдотелен лазер.
Рубин - скъпоценен материал, в чист вид се среща рядко в природата. Това диамагнитната кристал алуминиев оксид Al2 3 (-корунд) в парамагнитни йони примеси на хром Cr 3+. В зависимост от концентрацията на хром корунд кристални -приема различни цветове: 0,5% Cr - ярко червено, 8% CR- зелен кристал.
Strezhneva Ruby кристали имат диаметър от 0.3-2 см и дължина 30 см. Ruby кристали на оптично добро качество относително лесни за производство, те имат висока механична якост и висока топлопроводимост, улеснява охлаждането на кристала.
Cr3 + йони се isomorphically замесени в кристалната решетка -корунд алуминиев йон Al 3+. всеки от които е заобиколен от шест кислородни йони О 2-. формиране на редовен октаедър.
Al 3+ йонната радиуса на 0,51 А; той е по-малък от радиуса на йонната Cr 3+
(0,63 А) и, следователно, Cr3 + йон е леко изместена от центъра на октаедър по триъгълна оста на кристала. Изкривяването на кристална симетрия води до вътрешни напрежения и дефекти в кристалната структура. индекс на пречупване рубин за различни polyaryazatsy и за обикновения лъч е
1.76. Трайност кристал 3800 кг / см2.
Фигура 3. - Struktuktura рубин кристал
Диаграмата на енергийните нива на йоните Cr 3+ в рубин се състои от два комплекта от нивата (фигура 2): а) характеристика на състоянието на Cr 3+ йон с въртене S = 3/2, най-ниското ниво А2 избран 4 - Cr 3+ земята състояние - има две подслой с разстояния между тях от 0,3 см-1.
Две по-горно ниво са резонансни нива на усвояване. Те се състоят от шест дублети и следователно силно дифузно поле нехомогенност. втори набор нива на фигура 4 (Ь) съответства на състояния на 3+ йони Cr с въртене S = 1/2.
Ris4. (A) - ниво на енергия схема и преходни вероятностите за за 3+ йони Cr в рубина при Т = 4,2 К и (б) - изчислената схема на три нива лазер активно вещество енергийно ниво.
2 E Ниво - метастабилна, двойно дегенеративен, се разделя на два подслоя разположени 29cm -1. А орбитални нива са синглета. нива Наредба 3 F, E 2 малко засегнати от кристални хомогенностите и те имат почти никакъв разширяване. В резултат на въртене - орбитален взаимодействие на йоните Cr 3+ в кристал поле електронни състояния отговарящи на енергия нива кристал засяга смесени състояния. Това води до факта, че радиационните преходи от нива 4 F, 4 в F2 и F1 2 2 е забранено от правилата за подбор на спин. Въпреки това, между тези нива са направени интензивни nonradiative преходи S32
(2 ... 5) на 10 юли * C -1 в огромно отделяне на топлина. При възбуждане с оптично изпомпване в 4 групи F1. 4 F2 популации променящите свързани с спонтанни преходи до по-ниски нива на индуцирана поглъщане и излъчване и nonradiative преходи нива. Възбудени квантови частици (хромови йони) от сърцевина 4 uvovnya А2 прохода към резонантно абсорбира от 4 нива F1. 4 F2. Продължителността на живот на частицата във възбудено състояние е малък. 4 нива F1. 4 F2 поради спонтанното преход към базисни частици 4 с вероятност ниво А2 А31 = 3 х 10 5 сек 1 и вероятност nonradiative преход S32 = (2 ... 5) 10 юли в 1 за Е2 метастабилни състояние бързо изчерпани. Тъй като вероятността за спонтанни преходи от ниско E A21
3 ~ 10 2 и -1. от нивото
Ако инверсия популация не достигне праг, спонтанната емисия се наблюдава само под формата на луминисценция на рубин за една от двете тесни линии R1 (1 = 6943A) или R2 (2 = 6929A) нива в
0.52. Практически рубин лазер излъчва R1 - линия, като преход вероятност тя по-високи и по-постижими праговите условия. Както се вижда, не всички енергийни държави, участващи в образуването на стимулирано излъчване. Следователно, с определено количество от грешка, която е етапите на абсорбция и възбуждане, създавайки инверсия на населението и радиация, присъстваща под формата на модел тристепенна (Фигура 1) със съответните квантовата преходи и популации. Въпреки това, без да се отчита наличието на рубин дублетни държави и вторични нива, разширяването на нивата, защото Прието g1 = G2 = G3 = 1. E3 на ниво обикновено включват зелен (4 F2) и син (4 F1) на лентата абсорбция, която играе основна роля в нивата на възбуждане
Ruby лазер, който в момента се използва най-малко толкова широк, колкото, когато нещо, тъй като те са били изгонени от лазери, основани на Nd: YAG лазери или неодимов стъкло. Тъй като рубин лазер е действително работи на схемата за три нива, енергия праг помпа необходимо е приблизително един ред по-висока от съответната стойност за Nd: YAG лазер такива размери. Въпреки това, рубинени лазери са все още широко използвани в някои научни и технически изследвания, за които по-къси вълни с дължина Ruby поколение осигурява значително предимство пред Nd: YAG.
Създаване на лазер е станало възможно, след като са били открити пътищата на обърнатия населението на нива. В Maiman построен първият лазер е рубин цилиндър на работния флуид. Диаметърът на буталния прът от порядъка на 1 см, дължина -. Около 5 см от края на прът са полирани и представени строго паралелни една на друга огледало. Единият край се покрива с плътен непрозрачен слой от сребро, другият край е обхванат от такъв слой от сребро, който липсва около 8% на енергийната паднал върху него. лазер рубин осветен с импулсна ксенонова лампа, която осигурява светлина с широка честотна лента.
Свързани статии