הלייזרים הראשונים הופיעו לפני מספר עשורים, ועד היום מבצעים את הקטע הזה על ידי החברות הגדולות ביותר. מפתחים מקבלים יותר ויותר תכונות חדשות של הציוד, מה שמאפשר למשתמשים להשתמש בו בצורה יעילה יותר בפועל.
לייזר האודם המוצק אינו נחשב לאחד המכשירים המבטיחים מסוג זה, אך למרות כל החסרונות שלו, הוא עדיין מוצא נישות בפעולה.
מידע כללי
לייזרי רובי שייכים לקטגוריה של מכשירי מצב מוצק. בהשוואה למקבילים כימיים וגזים, יש להם הספק נמוך יותר. זה מוסבר על ידי ההבדל במאפיינים של היסודות, שבגללו מסופקת קרינה. למשל, אותם לייזרים כימיים מסוגלים לייצר שטפי אור בהספק של מאות קילוואט. בין התכונות המייחדות את לייזר האודם יש רמה גבוהה של מונוכרומטיות, כמו גם קוהרנטיות של קרינה. בנוסף, חלק מהדגמים מספקים ריכוז מוגבר של אנרגיית אור בחלל, המספיק להיתוך תרמו-גרעיני על ידי חימום הפלזמה באמצעות קרן.
כפי שהשם מרמז, בהמדיום הפעיל של הלייזר הוא גביש אודם, המוצג בצורה של גליל. במקרה זה, קצוות המוט מלוטשים בצורה מיוחדת. על מנת שלייזר האודם יספק את אנרגיית הקרינה המקסימלית האפשרית עבורו, מעבדים את דפנות הגביש עד שמגיעים למיקום מקביל למטוס זה ביחס לזה. יחד עם זאת, הקצוות חייבים להיות מאונכים לציר האלמנט. במקרים מסוימים, הקצוות, הפועלים כמראות בדרך כלשהי, מכוסים בנוסף בסרט דיאלקטרי או בשכבת כסף.
מכשיר לייזר רובי
המכשיר כולל תא עם תהודה, וכן מקור אנרגיה שמעורר את האטומים של הגביש. מנורת פלאש קסנון יכולה לשמש כמפעיל פלאש. מקור האור ממוקם לאורך ציר אחד של המהוד בעל צורה גלילית. על הציר השני נמצא אלמנט האודם. ככלל, משתמשים במוטות באורך של 2-25 ס מ.
התהודה מפנה כמעט את כל האור מהמנורה אל הקריסטל. יש לציין כי לא כל מנורות הקסנון מסוגלות לפעול בטמפרטורות גבוהות, הנדרשות לשאיבה אופטית של הגביש. מסיבה זו, מכשיר האודם לייזר, הכולל מקורות אור קסנון, מיועד לפעולה רציפה, הנקראת גם פולס. באשר למוט, הוא עשוי בדרך כלל מספיר מלאכותי, אשר ניתן לשינוי בהתאם כדי לעמוד בדרישות הביצועים עבורלייזר.
עקרון הלייזר
כאשר המכשיר מופעל על ידי הדלקת המנורה, נוצר אפקט היפוך עם עלייה ברמת יוני הכרום בגביש, כתוצאה מכך מתחילה עלייה מפולת שלגים במספר הפוטונים הנפלטים. במקרה זה, משוב נצפה על המהוד, אשר מסופק על ידי משטחי מראה בקצות המוט המוצק. כך נוצרת זרימה מכוונת צר.
משך הדופק, ככלל, אינו עולה על 0.0001 שניות, שהוא קצר יותר בהשוואה למשך הבזק ניאון. אנרגיית הדופק של לייזר רובי היא 1 J. כמו במקרה של מכשירי גז, עקרון הפעולה של לייזר רובי מבוסס גם על אפקט המשוב. משמעות הדבר היא שעוצמת שטף האור מתחילה להישמר על ידי המראות באינטראקציה עם המהוד האופטי.
מצבי לייזר
לרוב, נעשה שימוש בלייזר עם מוט אודם במצב היווצרות של הפולסים שהוזכרו עם ערך של אלפית שניות. כדי להשיג זמני פעילות ארוכים יותר, הטכנולוגיות מגדילות את אנרגיית השאיבה האופטית. זה נעשה באמצעות מנורות פלאש חזקות. מכיוון ששדה צמיחת הדופק, עקב זמן היווצרות מטען חשמלי במנורת הבזק, מאופיין בשטוחות, פעולת הלייזר רובי מתחילה באיחור מסוים ברגעים שבהם מספר האלמנטים הפעילים עולה על ערכי סף.
לפעמים יש גםהפרעה ליצירת דחפים. תופעות כאלה נצפות במרווחים מסוימים לאחר ירידה במחווני הספק, כלומר, כאשר פוטנציאל הכוח יורד מתחת לערך הסף. לייזר רובי יכול באופן תיאורטי לפעול במצב רציף, אך פעולה כזו דורשת שימוש במנורות חזקות יותר בעיצוב. למעשה, במקרה זה, מפתחים מתמודדים עם אותן בעיות כמו בעת יצירת לייזר גז - חוסר התועלת של שימוש בבסיס אלמנט בעל מאפיינים משופרים, וכתוצאה מכך, הגבלת היכולות של המכשיר.
צפיות
היתרונות של אפקט המשוב בולטים ביותר בלייזרים עם צימוד לא מהדהד. בעיצובים כאלה, נעשה שימוש נוסף באלמנט פיזור, המאפשר להקרין ספקטרום תדרים רציף. נעשה שימוש גם בלייזר רובי עם Q-switch - העיצוב שלו כולל שני מוטות מקוררים ולא מקוררים. הפרש הטמפרטורה מאפשר היווצרות של שתי קרני לייזר, המופרדות על ידי אורך גל לאנגסטרומים. אלומות אלו זורחות דרך פריקה פעימה, והזווית שנוצרת על ידי הווקטורים שלהן שונה בערך קטן.
היכן משתמשים בלייזר האודם?
לייזרים כאלה מאופיינים ביעילות נמוכה, אך הם נבדלים ביציבות תרמית. תכונות אלו קובעות את כיווני השימוש המעשי בלייזרים. כיום הם משמשים ליצירת הולוגרפיה, וכן בתעשיות בהן היא נדרשת לבצע פעולותניקוב חורים. מכשירים כאלה משמשים גם בפעולות ריתוך. למשל, בייצור מערכות אלקטרוניות לתמיכה טכנית של תקשורת לוויינית. לייזר האודם מצא את מקומו גם ברפואה. יישום הטכנולוגיה בתעשייה זו נובע שוב מהאפשרות של עיבוד דיוק גבוה. לייזרים כאלה משמשים כתחליף לאזמל מנתחים סטריליים, המאפשרים פעולות מיקרו-כירורגיות.
מסקנה
לייזר עם מדיום פעיל אודם הפך פעם למערכת ההפעלה הראשונה מסוג זה. אבל עם הפיתוח של מכשירים חלופיים עם חומרי מילוי כימיים וגז, התברר שלביצועים שלו יש חסרונות רבים. וזה בלי להזכיר את העובדה שהלייזר רובי הוא אחד הקשים ביותר מבחינת ייצור. ככל שתכונות העבודה שלו מתגברות, גם הדרישות לאלמנטים המרכיבים את המבנה גדלות. בהתאם, גם עלות המכשיר עולה. עם זאת, לפיתוח דגמי לייזר קריסטל רובי יש סיבות משלו, הקשורות, בין היתר, לאיכויות הייחודיות של מדיום פעיל במצב מוצק.
