2.Die physikalische Struktur des Rubinlaserstabs

Rubin-Laserstäbe werden typischerweise inmit einer Breite von nicht mehr als 20 mm, mit Durchmessern von einigen Millimetern bis zu 10 mm und Längen zwischen 30 und 150 mm je nach Anwendungsbedarf.Diese Geometrie optimiert die innere Lichtreflexion und die Verstärkung innerhalb der Laserhöhle.

Die Dopingkonzentration vonCr3+-Ionen liegt in der Regel bei etwa 0,05%Die Chromatome werden während des Kristallwachstums eingeführt.Ersatz einiger Aluminiumatome im Saphirgitter zur Bildung der Laserzentren.

3Arbeitsprinzip der Rubin-Laserstange

3.1Erregung von Chrom-Ionen

Der Rubinlaser ist einmit einer Breite von nicht mehr als 20 mm,. Wenn ein hochenergetisches Licht einer Xenon-Blitzlampe den Rubinstang bestrahlt, wird dieCr3+-Ionen absorbieren PhotonenDieser Aufregungsprozess erhöht die Elektronen auf höhere Energieniveaus.

3.2Metastabiler Zustand und Bevölkerungsinversion

Nach der Erregung fallen die Elektronen in Cr3+-Ionen aufMetastabiler ZustandDiese Verzögerung ermöglicht die Bildung einerUmkehrung der Bevölkerung- ein Zustand, in dem mehr Elektronen den angeregten Zustand als den Grundzustand einnehmen.

3.3 Stimulierte Emission und Laserleistung

Wenn ein Photon der richtigen Wellenlänge (694,3 nm, tiefrot) mit einem erreichten Cr3+-Ion interagiert, löst es die Emission eines zweiten Photons in perfekter Phase und Richtung aus.Kohärentes LichtDiese Kettenreaktion der Photonengeneration erzeugt den starken Laserstrahl.

3.4Optischer Resonator und Verstärkung

Die Rubinstange wird zwischen zwei Spiegeln platziert und bildet eineResonanzoptischer HohlraumEin Spiegel ist voll reflektierend und der andere teilweise übertragbar.bis das kohärente Licht als schmaler Laserstrahl aus dem Ausgangskopplungsgerät ausgeht.

4.Pionierrolle in der Geschichte des Lasers

Der Rubinlaser hat Geschichte geschrieben.1960, wenn der PhysikerTheodore MaimanDas erste Gerät, das das theoretische Konzept von LASER umwandelte (Lichtverstärkung durch stimulierte StrahlungsemissionenDieser Durchbruch legte die Grundlagen für Jahrzehnte optischer Innovation und positionierte den RubinlaserGrundlage aller Lasertechnologien.

5Vor- und Nachteile von Rubyleisern

5.1 Vorteile

Ich.Einfaches Design
Ruby-Laser sind strukturell einfach, was sie für Bildung, Prototyping und Forschung zugänglich macht.

ii.Dauerhaftes Festkörpermedium
Die synthetische Rubinstange ist mechanisch robust, chemisch stabil und weniger anfällig für Umweltbedingungen als Gas- oder Farbstofflaser.

iii.Ausgezeichnete Strahlqualität
Erzeugt einen dicht kollimierten, kohärenten roten Strahl mit hoher räumlicher Auflösung, ideal für die Holographie und bestimmte medizinische Anwendungen.

IV.Historische Bedeutung
Ruby-Laser stellen einen technologischen Meilenstein dar und bleiben ein Symbol für Laserinnovationen.

6. Anwendungen von Ruby-Lasern

Obwohl sie von modernen Lasertypen wie Nd:YAG, Faser- oder Diodenlasern übertroffen wurden, werden Rubinlaser immer noch in Nischen verwendet, in denen ihre spezifische Wellenlänge und ihre pulsierte Ausgabe vorteilhaft sind:

• Holographie
  Kohärentes, stabiles rotes Licht ist ideal, um Störmuster mit hoher Präzision zu erfassen.

• Medizinische Dermatologie
  Rubinlaser wurden fürEntfernung von Tätowierungen,Behandlung von Pigmentierung, undHautwiederholungAufgrund ihrer kurzen, hochenergetischen Impulse.

• Materialwissenschaftliche Forschung
  Verwendet in Studien, die die Wechselwirkung von Licht und Materie, laserinduzierten Abbau und pulsierte Heizung Experimente beinhalten.

• Frühe LIDAR und Entfernungsmessung
  Hochenergetische rote Impulse sind wirksam, um große Entfernungen zu messen und Oberflächen präzise zu erkennen.

Schlussfolgerung

Diemit einer Breite von mehr als 20 mm,Durch die Nutzung der Energiedynamik von mit Chrom bestrichenem Saphir,Es ermöglichte die erste erfolgreiche Demonstration einer kohärenten Lichtverstärkung.Während neuere Technologien ihren Platz in den gängigen Anwendungen eingenommen haben, bleibt der Einfluß des Rubinlasers sowohl im wissenschaftlichen Erbe als auch in spezialisierten Anwendungsfällen bestehen.Sie dient nicht nur als funktionelles Werkzeug, sondern auch als Symbol für wissenschaftlichen Einfallsreichtum und den Beginn des Laserzeitalters..