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Rodas de laser de rubí personalizadas Al2O3:Cr3+ Diâmetro 2mm/4mm comprimento 10mm/20mm
Detalhes do produto:
| Lugar de origem: | China |
| Marca: | ZMSH |
Condições de Pagamento e Envio:
| Quantidade de ordem mínima: | 5 |
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Informação detalhada |
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| Composição material: | Al2O3 dopado com 0,05% Cr2O3 | Estrutura cristalina: | Trigonal (α-Al2O3) |
|---|---|---|---|
| Propriedades térmicas: | Condutividade térmica: 40 W/m·K | Propriedades mecânicas: | Dureza de Mohs: 9 |
| Destacar: | Rodas de laser rubí de 2 mm,Rodas de laser rubis personalizadas,Rodas de laser rubí de 4 mm |
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Descrição de produto
Rodas de laser de rubí personalizadas (Al2O3:Cr3+) Diâmetro 2 mm/4 mm comprimento 10 mm/20 mm
Resumo do Rubis Laser Rod
A haste de laser rubí foi o primeiro meio de ganho a laser realizado com sucesso na história humana, demonstrado pela primeira vez por Theodore Maiman em 1960.O seu componente principal é um cristal único de α-alumina (Al2O3) dopado com cerca de 00,05% de íons trivalentes de cromo (Cr3+), apresentando uma cor vermelha escura característica.onde uma estrutura de nível de energia especial é formada através de efeitos de campo de cristal.
O laser rubí funciona com base num princípio típico de três níveis:
- Nível de energia do estado de base 4A2: estado inicial dos íons de cromo
- Largas faixas de absorção 4F1 e 4F2: correspondem à absorção da luz verde (550 nm) e violeta (400 nm)
- Nível de energia metastável 2E: inclui dois níveis E (694,3 nm) e 2Ā (692,9 nm) muito próximos uns dos outros
Após um forte bombeamento óptico, os íons Cr3+ são excitados do estado fundamental para as bandas 4F1/4F2 e rapidamente relaxam não-radiativamente para o estado metastavel 2E.Devido à vida útil relativamente longa (~ 3 ms) do nível 2E, a inversão da população pode ser alcançada, produzindo finalmente uma saída de laser vermelho de 694,3 nm através de emissão estimulada.
A tabela de atributos deRodas de laser rubí
| Imóveis | Especificações | Unidade/Notas |
| Composição do material | Al2O3 dopado com 0,05% Cr2O3 | Percentagem em peso |
| Estrutura cristalina | Trigonal (α-Al2O3) | Grupo espacial R3c |
| Comprimento de onda do laser | 694.3 nm (linha R1) | Linha de emissão primária |
| 692.9 nm (linha R2) | Linha secundária (baixa temperatura) | |
| Dimensões físicas | Diâmetro: 2-10 mm | Personalizável (2mm/4mm mostrados) |
| Comprimento: 10-200 mm | Padrão (10 mm/20 mm mostrado) | |
| Propriedades ópticas | Índice de refração: 1.763 694 nm | Raio comum (não) |
| Coeficiente de absorção: 0,4-1,2 cm−1 | Depende da concentração de Cr3+ | |
| Propriedades térmicas | Condutividade térmica: 40 W/m·K | 300 mil. |
| Expansão térmica: 5×10−6/K (- Não.eixo c) | Anisotrópico | |
| Propriedades mecânicas | Dureza de Mohs: 9 | Segundo só ao diamante |
| Densidade: 3,98 g/cm3 | ||
| Desempenho do laser | Tempo de vida da fluorescência: 3 ms | 300 mil. |
| Seção transversal das emissões: 2,5 × 10−20 cm2 | Para a linha R1 | |
| Coeficiente de lente térmica: 3×10−6 K−1 | Importante para a operação de alta potência | |
| Qualidade da superfície | Flatness: λ/10 633nm | Lâmina de grau laser |
| Roughness da superfície: < 5 Å RMS | Revestimento superpolido | |
| Opções de revestimento | Revestimento AR 694nm: R<0,2% | Especificação típica |
| Revestimento HR 694nm: R> 99,8% | Para espelhos de cavidade a laser | |
| Limite de prejuízo | > 500 MW/cm2 | Para pulsos de 10 ns |
Características estruturais da haste de laser rubí
1Crescimento cristalino e processamento elevadoAs hastes laser de rubí de qualidade são tipicamente cultivadas utilizando o método de fusão por chama (processo de Verneuil).podem ser obtidos cristais únicos com excelente uniformidade ópticaOs requisitos para o processamento de cristais incluem: - o diâmetro das hastes geralmente entre 3 e 10 mm,comprimento entre 50 ‰ e 200 mm - paralelo da face final superior a 10 segundos de arco - acabamento da superfície que atinja o nível de qualidade λ/10 - geralmente cortado em ângulo de Brewster ou revestido com filmes anti-reflexos
2Propriedades ópticas e térmicas
- Índice de refração: 1,76 a 694,3 nm
- Conductividade térmica: aproximadamente 40 W/mK
- Coeficiente de expansão térmica: 5 × 10−6 K−1 (paralelo ao eixo c)
- Dureza de Mohs: 9, só atrás do diamante.
- Limite de danos: > 500 MW/cm2 (10 ns pulsos)
3Características dopantes A concentração de íons cromo afecta directamente o desempenho do laser:
- Concentração óptima de doping: 0,03% ∼ 0,07% (em peso)
- As concentrações mais elevadas causam apagamento da fluorescência e exacerbam os efeitos térmicos.
- Iões de cromo substitutos dos sítios Al3+ no cristal, ocupando a coordenação octaédrica
Características de funcionamento da haste de laser rubí
1Características de saída
- comprimento de onda: principalmente a linha R1 (694,3 nm) à temperatura ambiente; a baixa temperatura (77 K), a linha R2 (692,9 nm) também pode oscilar
- Largura de linha: 0,53 nm (fluorescência), reduzindo para 0,001 nm (modo longitudinal único)
- Energia de pulso típica: 0,110 J (Q-comutado)
- Potência máxima: até várias centenas de megawatts (modo bloqueado)
- Ângulo de divergência: 0,5-5 mrad (dependendo da concepção do ressonador)
2Efeitos da temperatura Os lasers Ruby apresentam uma dependência significativa da temperatura:
- Coeficiente de temperatura do comprimento de onda: 0,065 Å/K
- A eficiência diminui com o aumento da temperatura (devido a alterações na divisão do nível de energia)
- A lente térmica e a birefringença induzida por tensão devem ser consideradas a altas temperaturas de funcionamento
3Características de polarização Os lasers Ruby emitem naturalmente luz linearmente polarizada devido a:
- Características de emissão anisotrópica dos íons Cr3+
- Maior ganho de polarização do eixo Ec em comparação com o eixo Ec - Relação de polarização pode exceder 100:1
Áreas de aplicação da haste de laser rubí
1Investigação científica
- Estudos de plasma a laser: utilizados em experimentos de fusão em confinamento inercial
- Óptica não linear: fonte de bomba para OPO e lasers Raman
- Espectroscopia: absorção de alta resolução e espectroscopia de fluorescência
- Detecção atmosférica: sistemas de radar a laser (LIDAR)
2Processamento industrial
- Perforação de precisão: rolamentos de pedra preciosa para relógios, bicos de injecção de combustível
- Marcação de materiais: marcação de materiais especiais, tais como cerâmica e zafiros
- Soldadura e corte: transformação de materiais finos
3Aplicações médicas
- Dermatologia: tratamento de lesões pigmentadas e remoção de tatuagens
- Oftalmologia: irisectomia (substituída gradualmente por outros lasers)
- Odontologia: tratamento de tecidos duros
4Militar e Aeroespacial
- Detecção de alcance e designação de alvos: primeiros telemetros a laser militares
- Orientação a laser: iluminação e designação do alvo
- Comunicação espacial: ligações experimentais a laser entre satélites
Vantagens e limitações da haste de laser rubí
Principais vantagens:
- Alta energia de pulso: forte armazenamento de energia, adequado para saída de pulso de alta energia
- Excelente qualidade óptica: poucos defeitos cristalinos, alta qualidade de feixe
- Estabilidade mecânica: alta dureza, forte resistência aos impactos ambientais
- Longa vida útil: não há problemas de envelhecimento, longa vida útil
- Saída polarizada: simplifica a concepção do sistema óptico
Principais limitações
- Baixa eficiência devido ao sistema de três níveis: limiar elevado, eficiência típica de apenas 0,1%
- Efeitos térmicos significativos: impróprios para operações de alta frequência de repetição (geralmente < 1 Hz)
- comprimento de onda fixo: difícil de sintonizar
- Requer um forte bombeamento óptico: geralmente bombeado por lâmpadas flash
- Custo mais elevado: crescimento de cristais de alta qualidade é um desafio
Desenvolvimentos tecnológicos da haste de laser rubí
1• Melhorias na tecnologia de arrefecimento - Refrigeramento condutivo: utilização de dissipadores de calor de cobre com elevada condutividade térmica - Refrigeramento por líquido:Circulação de água desionizada ou líquidos fluorados - Operação a baixa temperatura: a eficiência melhora 3×5 vezes a 77 K
2- Inovações no método de bombeamento - Bombeamento solar: primeiros projectos de aplicação no espaço - Bombeamento a diodo laser: melhora a eficiência e reduz a carga térmica - Bombeamento lateral:Melhora a uniformidade da distribuição de energia
3- Novos projetos estruturais - Estruturas de lajes: reduzir os efeitos de lente térmica - Tandem de hastes múltiplas: aumentar a energia total de saída - Miniaturização: para cenários de aplicação especiais
Perguntas e respostas
P:Qual é o comprimento de onda laser primário de uma haste de laser rubí, e por que emite luz vermelha?
A:O laser rubínio emite a 694,3 nm (linha R1) devido a transições de íons Cr3+ no cristal Al2O3.A cor vermelha vem da transição eletrônica entre o estado excitado 2E e o estado fundamental 4A2 do Cr3+Em baixas temperaturas (~ 77 K), uma linha secundária a 692,9 nm (linha R2) também pode ser laxante.
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