2.Struttura fisica della canna laser rubino

Le barre laser rubino sono tipicamente fabbricate indi forma cilindrica, con diametri che vanno da pochi millimetri a 10 mm e lunghezze comprese tra 30 e 150 mm a seconda delle esigenze di applicazione.Questa geometria ottimizza la riflessione interna della luce e il guadagno all'interno della cavità del laser.

La concentrazione di doping diGli ioni Cr3+ sono generalmente intorno allo 0,05%, un livello accuratamente calibrato che bilancia l'efficienza di assorbimento e l'emissione di luce.sostituzione di alcuni atomi di alluminio nel reticolo di zaffiro per formare i centri laser.

3Principio di funzionamento della canna laser rubino

3.1Escitazione degli ioni di cromo

Il laser rubino è unlaser a stato solido pompato con torciaQuando la luce ad alta energia di una torcia a xenone irradia la canna di rubino, laGli ioni Cr3+ assorbono i fotoniQuesto processo di eccitazione eleva gli elettroni a livelli di energia più elevati.

3.2Stato metastabile e inversione della popolazione

Dopo eccitazione, gli elettroni negli ioni Cr3+ scendono astato metastabileQuesto ritardo consente l'accumulo di una quantità diinversione della popolazione- una condizione in cui più elettroni occupano lo stato eccitato rispetto allo stato di base.

3.3 Emissioni e uscite laser stimolate

Quando un fotone della lunghezza d'onda corretta (694,3 nm, rosso intenso) interagisce con un ione Cr3+ eccitato, innesca l'emissione di un secondo fotone in fase e direzione perfette.luce coerenteQuesta reazione a catena di generazione di fotoni produce il potente raggio laser.

3.4Risonatore ottico e amplificazione

La barra di rubino è collocata tra due specchi che formano uncavità ottica risonanteUn specchio è completamente riflettente e l'altro è parzialmente trasmissibile.fino a quando la luce coerente non esce come raggio laser stretto dall'accoppiatore di uscita.

4.Ruolo pionieristico nella storia del laser

Il laser rubino ha fatto la storia nel1960, quando fisicoTheodore MaimanIl primo dispositivo a trasformare il concetto teorico del LASER (Amplificazione della luce da emissioni di radiazioni stimolateQuesta scoperta ha gettato le basi per decenni di innovazione ottica e ha posizionato il laser rubino come il laser piùbase di tutte le tecnologie laser.

5Vantaggi e svantaggi dei laser rubino

5.1 Vantaggi

I.Disegno semplice
I laser Ruby sono strutturalmente semplici, rendendoli accessibili per l'istruzione, la prototipazione e la ricerca.

II.Medio a stato solido resistente
Il rubino sintetico è meccanicamente robusto, chimicamente stabile e meno sensibile alle condizioni ambientali rispetto ai laser a gas o a coloranti.

iii.Ottima qualità del raggio
Produce un fascio rosso coerente e strettamente collimato ad alta risoluzione spaziale, ideale per l'olografia e per alcune applicazioni mediche.

iv.Importanza storica
I laser ruby rappresentano una pietra miliare tecnologica e rimangono un simbolo dell'innovazione laser.

6Applicazioni dei laser ruby

Sebbene superati dai moderni tipi di laser come Nd:YAG, laser a fibra o diodi, i laser rubino sono ancora utilizzati in aree di nicchia in cui la loro lunghezza d'onda specifica e l'uscita pulsata sono vantaggiose:

• Holografia
  Una luce rossa coerente e stabile è ideale per registrare con grande precisione i modelli di interferenza.

• Dermatologia medica
  I laser rubino sono stati utilizzati perrimozione del tatuaggio,trattamento della pigmentazione, erinfrescamento della pellea causa dei loro impulsi brevi e ad alta energia.

• Ricerca scientifica dei materiali
  Utilizzato in studi che coinvolgono l'interazione luce-materia, la rottura indotta dal laser e gli esperimenti di riscaldamento pulsato.

• LIDAR e rangefinding
  Gli impulsi rossi ad alta energia sono efficaci per misurare lunghe distanze e rilevare le superfici con precisione.

Conclusioni

Ilcon una lunghezza di 20 mm o più ma non superiore a 20 mmSfruttando la dinamica energetica dello zaffiro dopato di cromo,ha permesso la prima dimostrazione di successo dell'amplificazione della luce coerenteMentre le nuove tecnologie hanno preso il loro posto nelle applicazioni tradizionali, l'influenza del laser rubino persiste sia nel patrimonio scientifico che nei casi di utilizzo specializzati.Non serve solo come strumento funzionale, ma anche come simbolo di ingegno scientifico e dell'inizio dell'era del laser..