I primi laser apparvero diversi decenniindietro, e fino ad oggi, questo segmento è promosso dalle più grandi aziende. Gli sviluppatori ricevono tutte le nuove qualità delle apparecchiature, consentendo agli utenti di applicarle in modo più efficace nella pratica.
Il laser a stato solido rubino non è considerato uno dei dispositivi più promettenti di questo tipo, ma nonostante tutte le sue carenze, trova ancora nicchie in funzione.
I laser a rubino appartengono alla categoriadispositivi a stato solido. Rispetto alle controparti chimiche e del gas, hanno una potenza inferiore. Ciò è spiegato dalla differenza nelle caratteristiche degli elementi, a causa della quale viene fornita la radiazione. Ad esempio, gli stessi laser chimici sono in grado di formare fasci di luce con una potenza di centinaia di kilowatt. Tra le caratteristiche che contraddistinguono il laser a rubino ci sono un alto grado di monocromaticità, nonché la coerenza delle radiazioni. Inoltre, alcuni modelli forniscono una maggiore concentrazione di energia luminosa nello spazio, sufficiente per eseguire la fusione termonucleare a causa del riscaldamento del plasma con un raggio.
Come suggerisce il nome, come mezzo attivoil laser è un cristallo di rubino presentato sotto forma di un cilindro. In questo caso, le estremità della barra sono lucidate in modo speciale. Affinché il laser rubino sia in grado di fornire la massima energia possibile di radiazione, i lati del cristallo vengono elaborati fino a raggiungere una posizione piano-parallela l'una rispetto all'altra. Allo stesso tempo, le estremità devono essere perpendicolari all'asse dell'elemento. In alcuni casi, le estremità, che sono in qualche modo specchi, sono ulteriormente coperte con un film dielettrico o uno strato di argento.
Il dispositivo include una camera con un risonatore eanche una fonte di energia che eccita gli atomi del cristallo. Una lampada flash allo xeno può essere utilizzata come attivatore flash. La sorgente luminosa si trova lungo un asse del risonatore cilindrico. Sull'altro asse c'è l'elemento rubino. Di norma, vengono utilizzate aste con una lunghezza di 2-25 cm.
Risuonatore quasi tutta la luce della lampadadirige verso il cristallo. Va notato che non tutte le lampade allo xeno sono in grado di funzionare alle elevate temperature richieste per il pompaggio ottico del cristallo. Per questo motivo, il dispositivo laser rubino, che include fonti di luce allo xeno, è progettato per un funzionamento continuo, chiamato anche a impulsi. Per quanto riguarda l'asta, di solito è realizzata in zaffiro artificiale, che può essere modificato per soddisfare i requisiti operativi del laser.
Quando il dispositivo viene attivato accendendo la lampadasi verifica un effetto di inversione con un aumento del livello di ioni di cromo nel cristallo, a seguito del quale inizia un aumento di valanghe nel numero di fotoni emessi. In questo caso, si osserva un feedback sul risonatore, fornito da superfici a specchio alle estremità dell'asta a stato solido. Ecco come viene generato un flusso diretto.
La durata dell'impulso di solito non lo èsupera 0,0001 s, che è più breve della durata del flash al neon. L'energia dell'impulso di un laser a rubino è 1 J. Come nel caso dei dispositivi a gas, anche il principio di funzionamento di un laser a rubino si basa sull'effetto di feedback. Ciò significa che l'intensità del flusso luminoso inizia a essere mantenuta dagli specchi che interagiscono con il risonatore ottico.
Viene utilizzato il laser a rubino più comunemente usatonel modo di formare gli impulsi menzionati nella dimensione di un millisecondo. Per ottenere un tempo di attività più lungo, i tecnici aumentano l'energia di pompaggio ottico. Questo viene fatto attraverso l'uso di potenti lampade flash. Poiché il campo di salita dell'impulso, dovuto al tempo di formazione della carica elettrica nella lampada flash, è caratterizzato da planarità, il funzionamento del laser rubino inizia con un certo ritardo nei momenti in cui il numero di elementi attivi supera i valori di soglia.
A volte ci sono anche interruzioni nella generazione di impulsi.Tali fenomeni sono osservati a determinati intervalli dopo una diminuzione degli indicatori di potenza, cioè quando il potenziale di potenza scende al di sotto del valore di soglia. Il laser rubino può teoricamente funzionare in modalità continua, ma tale operazione richiede l'uso di lampade più potenti nel design. In realtà, in questo caso, gli sviluppatori devono affrontare gli stessi problemi di quando si creano i laser a gas: l'opportunità di utilizzare una base di elementi con caratteristiche maggiori e, di conseguenza, limitare le capacità del dispositivo.
Il vantaggio dell'effetto feedback è più sorprendenteespresso in laser accoppiati non resistenti. In tali progetti, viene inoltre utilizzato un elemento di scattering, che consente di emettere uno spettro di frequenza continuo. Viene utilizzato anche un laser a rubino Q-commutato - la sua struttura comprende due aste, raffreddate e non raffreddate. La differenza di temperatura consente la formazione di due raggi laser, che sono separati da una lunghezza d'onda da angstrom. Questi raggi brillano attraverso una scarica pulsata e l'angolo formato dai loro vettori differisce di un piccolo valore.
Tali laser sono caratterizzati da bassiefficienza, ma sono caratterizzati da stabilità termica. Queste qualità determinano le direzioni di utilizzo pratico dei laser. Oggi sono utilizzati nella creazione dell'olografia, nonché nelle industrie in cui è necessario eseguire operazioni di perforazione di fori ultraprecisi. Tali dispositivi sono utilizzati anche nelle operazioni di saldatura. Ad esempio, nella produzione di sistemi elettronici per il supporto tecnico delle comunicazioni satellitari. Anche il laser rubino ha trovato il suo posto in medicina. L'uso della tecnologia in questo settore è nuovamente spiegato dalla possibilità di lavorazioni ad alta precisione. Tali laser sono usati in sostituzione di bisturi sterili che consentono di eseguire operazioni microchirurgiche.
Un laser con un mezzo attivo rubino contemporaneamentedivenne il primo sistema funzionante di questo tipo. Ma con lo sviluppo di dispositivi alternativi con gas e riempitivi chimici, è diventato evidente che le sue prestazioni presentano molti svantaggi. E questo non vuol dire che il laser rubino è uno dei più difficili in termini di produzione. Con l'aumentare delle proprietà di lavoro, aumentano anche i requisiti per gli elementi che compongono la struttura. Di conseguenza, anche il costo del dispositivo sta crescendo. Tuttavia, lo sviluppo di modelli di laser basati su un cristallo di rubino ha le sue ragioni associate, tra le altre cose, alle qualità uniche di un mezzo attivo a stato solido.
