Los primeros láseres aparecieron hace varias décadas, y hasta el día de hoy este segmento está siendo promovido por las empresas más grandes. Los desarrolladores obtienen cada vez más características nuevas del equipo, lo que permite a los usuarios usarlo de manera más efectiva en la práctica.
El láser de rubí de estado sólido no se considera uno de los dispositivos más prometedores de este tipo, pero a pesar de todas sus deficiencias, todavía encuentra nichos en funcionamiento.
Información general
Los láseres de rubí pertenecen a la categoría de dispositivos de estado sólido. En comparación con las contrapartes químicas y de gas, tienen una potencia más baja. Esto se explica por la diferencia en las características de los elementos, por lo que se proporciona radiación. Por ejemplo, los mismos láseres químicos son capaces de generar flujos de luz con una potencia de cientos de kilovatios. Entre las características que distinguen al láser de rubí se encuentran un alto grado de monocromaticidad, así como la coherencia de la radiación. Además, algunos modelos proporcionan una mayor concentración de energía luminosa en el espacio, que es suficiente para la fusión termonuclear al calentar el plasma con un haz.
Como su nombre lo indica, enel medio activo del láser es un cristal de rubí, presentado en forma de cilindro. En este caso, los extremos de la varilla se pulen de forma especial. Para que el láser de rubí le proporcione la máxima energía de radiación posible, los lados del cristal se procesan hasta alcanzar una posición plana-paralela entre sí. Al mismo tiempo, los extremos deben ser perpendiculares al eje del elemento. En algunos casos, los extremos, que de alguna manera actúan como espejos, se cubren adicionalmente con una película dieléctrica o una capa de plata.
Dispositivo láser rubí
El dispositivo incluye una cámara con un resonador, así como una fuente de energía que excita los átomos del cristal. Se puede utilizar una lámpara de flash de xenón como activador de flash. La fuente de luz está situada a lo largo de un eje del resonador que tiene forma cilíndrica. En el otro eje está el elemento rubí. Como regla general, se utilizan varillas con una longitud de 2-25 cm.
El resonador dirige casi toda la luz de la lámpara al cristal. Cabe señalar que no todas las lámparas de xenón pueden funcionar a temperaturas elevadas, que son necesarias para el bombeo óptico del cristal. Por esta razón, el dispositivo láser de rubí, que incluye fuentes de luz de xenón, está diseñado para un funcionamiento continuo, que también se denomina pulsado. En cuanto a la varilla, generalmente está hecha de zafiro artificial, que se puede modificar en consecuencia para cumplir con los requisitos de rendimiento paraláser.
Principio láser
Cuando el dispositivo se activa al encender la lámpara, se produce un efecto de inversión con un aumento en el nivel de iones de cromo en el cristal, como resultado de lo cual comienza una avalancha de aumento en la cantidad de fotones emitidos. En este caso, se observa retroalimentación en el resonador, que es proporcionada por superficies de espejo en los extremos de la barra sólida. Así es como se genera un flujo estrechamente dirigido.
La duración del pulso, por regla general, no supera los 0,0001 s, que es más corta en comparación con la duración de un destello de neón. La energía de pulso de un láser de rubí es de 1 J. Como en el caso de los dispositivos de gas, el principio de funcionamiento de un láser de rubí también se basa en el efecto de retroalimentación. Esto significa que la intensidad del flujo de luz comienza a ser mantenida por los espejos que interactúan con el resonador óptico.
Modos láser
La mayoría de las veces, se usa un láser con una varilla de rubí en el modo de formación de los pulsos mencionados con un valor de milisegundos. Para lograr tiempos activos más prolongados, las tecnologías aumentan la energía de bombeo óptico. Esto se hace mediante el uso de potentes lámparas de destello. Dado que el campo de crecimiento del pulso, debido al tiempo de formación de una carga eléctrica en una lámpara de destello, se caracteriza por una planitud, la operación del láser de rubí comienza con cierto retraso en los momentos en que el número de elementos activos excede el valores umbral.
A veces también hayInterrupción de la generación de impulsos. Dichos fenómenos se observan en ciertos intervalos después de una disminución en los indicadores de potencia, es decir, cuando el potencial de potencia cae por debajo del valor umbral. El láser de rubí teóricamente puede operar en modo continuo, pero tal operación requiere el uso de lámparas más potentes en el diseño. En realidad, en este caso, los desarrolladores se enfrentan a los mismos problemas que cuando crean láseres de gas: la inconveniencia de usar una base de elementos con características mejoradas y, como resultado, limitar las capacidades del dispositivo.
Vistas
Los beneficios del efecto de retroalimentación son más pronunciados en láseres con acoplamiento no resonante. En tales diseños, se usa adicionalmente un elemento de dispersión, lo que hace posible irradiar un espectro de frecuencia continuo. También se utiliza un láser de rubí Q-switched: su diseño incluye dos varillas, refrigeradas y no refrigeradas. La diferencia de temperatura permite la formación de dos rayos láser, que están separados por longitud de onda en angstroms. Estos rayos brillan a través de una descarga pulsada, y el ángulo formado por sus vectores difiere en un valor pequeño.
¿Dónde se usa el láser rubí?
Estos láseres se caracterizan por una baja eficiencia, pero se distinguen por su estabilidad térmica. Estas cualidades determinan las direcciones de uso práctico de los láseres. Hoy en día se utilizan en la creación de holografía, así como en industrias donde se requiere realizar operaciones.perforando agujeros Dichos dispositivos también se utilizan en operaciones de soldadura. Por ejemplo, en la fabricación de sistemas electrónicos para el soporte técnico de las comunicaciones por satélite. El láser de rubí también ha encontrado su lugar en la medicina. La aplicación de la tecnología en esta industria se debe nuevamente a la posibilidad de procesamiento de alta precisión. Dichos láseres se utilizan como reemplazo de los bisturíes estériles, lo que permite operaciones microquirúrgicas.
Conclusión
Un láser con un medio activo de rubí en un momento se convirtió en el primer sistema operativo de este tipo. Pero con el desarrollo de dispositivos alternativos con rellenos de gas y químicos, se hizo evidente que su desempeño tiene muchas desventajas. Y esto sin mencionar el hecho de que el láser de rubí es uno de los más difíciles en términos de fabricación. A medida que aumentan sus propiedades de trabajo, también aumentan los requisitos para los elementos que componen la estructura. En consecuencia, el costo del dispositivo también aumenta. Sin embargo, el desarrollo de modelos láser de cristal de rubí tiene sus propias razones, relacionadas, entre otras cosas, con las cualidades únicas de un medio activo de estado sólido.
