Blog Ayrıntıları

Gelişmiş fotonik ve hassas malzeme bilimi alanında, tek kristal alüminyum oksit (Al2O3), genellikle korundum olarak adlandırılır, temel taş malzemesi olarak hizmet eder.Sentetik yakut ve endüstriyel safir, barınak ızgara düzeyinde kimyasal olarak aynı olsa da, iz dopantlarının kasıtlı olarak yerleştirilmesi (veya yokluğu) bu iki madde arasında belirleyici bir işlevsel ayrım yaratır.Kardeş kristaller.

Lazer mühendisleri, optik tasarımcılar ve malzeme bilimcileri için, fiziksel, optik,ve rubin ve safir arasındaki termodinamik sınırlar sistem performansını optimize etmek için gereklidir., güvenilirlik ve ömür boyu.

1Kristalografik Vakıf: Korundum Ailesi

Hem yakut hem de safir, trigonal kristal sisteminde rombohedral simetriyle (uzay grubu R-3c) kristalleşir.Ortak korund ızgarası onlara nadir görülen bir “süper-madde” özelliği vermektedir.:

• Aşırı Sertlik
  Mohs sertliği 9.0, sadece elmas ve moissanite tarafından geçiyor.

• Yüksek ısı iletkenliği
  Oda sıcaklığında yaklaşık 30 ̊35 W·m−1 ̊K−1 (yönlendirmeye bağlı), çoğu optik gözlükten ve birçok lazer seramikinden önemli ölçüde daha yüksektir.

• Kimyasal ve Çevresel İnertizm
  Asitlere, alkalilere, radyasyona ve yüksek sıcaklıkta oksidasyona karşı olağanüstü dayanıklılık.

Atom Düzeyinde Farklılıklar

Fonksiyonel farklılık iyonik yedekleme düzeyinde oluşur:

• Sentetik Rubin
  Krom iyonları (Cr3+), Al2O3 ızgarasında küçük bir miktar alüminyum iyonlarının (Al3+) yerine geçer, tipik olarak 0,03 ∼ 0,5% konsantrasyonlarda.

• Endüstriyel safir
  Optik şeffaflık, mekanik dayanıklılık ve termal istikrar için optimize edilmiş, dopasız veya ultra yüksek saflıkta Al2O3 kalır.

Önemli olan, her iki malzeme de aynı ana ızgara (Al2O3) 'ı korur; dopantlar nedeniyle sadece elektronik enerji durumları farklılık gösterir.

2.Sentetik Rubin ÇubuklarıAktif kazanç medyasının öncüsü.

Sentetik yakut, 1960 yılında Theodore H. Maiman tarafından gösterilen, çalışan bir lazerde kullanılan ilk aktif kazanç ortamı olarak lazer tarihinde benzersiz bir yere sahiptir.

Optik Fizik: Üç Düzeyli Lazer Sistemi

Ruby, üç seviyeli bir lazer sistemi olarak çalışır ve bu da onu modern dört seviyeli katı durum lazerlerinden temel olarak ayırır.

• Pompa Absorpsiyonu
  Cr3+ iyonları, tipik olarak bir ksenon flaş lambasından geniş bant yeşil ve mavi ışığı (≈400 ∼ 560 nm) emer.

• Metastabil Devlet Nüfusu
  Radyatif olmayan gevşeme, metastabil'i doldurur.2E ^ 2E2EDevlet.

• Sıvılandırılmış Emisyon
  Lazer emisyonu 694.3 nm'de (derin kırmızı) meydana gelir.2E→4A2^2E → ^4A_22E→4A2- Hayır.Değişim.

Düşük lazer seviyesi temel durum olduğundan, nüfus tersine çevirisini elde etmek için yüksek pompa enerji yoğunlukları gereklidir.

Mühendislik Avantajları

• Yüksek Puls Enerji Kapasitesi
  Ruby lazerleri, düşük tekrar oranlarında olsa da, yüksek enerjili, kısa süreli darbeler üretmekte mükemmeldir.

• Mekanik ve termal dayanıklılık
  Tek kristal rubin çubukları, cam tabanlı kazanç ortamlarından çok daha iyi yoğun optik pompalama ve mekanik şoklara dayanır.

• Olağanüstü bir spektral istikrar
  Minimal termal akışla sabit emisyon dalga boyu.

Niş Ama Yerine Değiştirilemeyen Uygulamalar

Endüstriyel lazer kesiminde büyük ölçüde yerini almasına rağmen, yakut lazerleri şu alanlarda vazgeçilmez olmaya devam ediyor:

• Dermatoloji (dövme ve pigmentli lezyonların çıkarılması)

• Holografik interferometri ve holografik kayıt

• Yüksek gerginlik oranı fiziği ve plazma teşhisi

• Hassas metroloji referans kaynakları

3Sapphire Rods: Pasif Optik ve Termal Kontrolün Ustaları

Rubinin ışık üreticisi rolünün aksine, dopanmamış safir öncelikle pasif optik ve yapısal bir malzeme olarak çalışır.

Geniş bant optik şeffaflık ve LIDT

Endüstriyel safir, optik kristaller arasında en geniş iletim pencerelerinden birine sahiptir:

• Işınlama aralığı:
  ~ 200 nm (Derin UV) ile 5.0 ∼5.5 μm (Orta IR), saflığa ve kristal yönelimine bağlı olarak.

• Lazer İndüklü Zarar Sınırı (LIDT):
  Tüm optik malzemeler arasında en üst düzeyde, safir yüksek güçlü ve yüksek akışlı lazer sistemleri için idealdir.

Fonksiyonel Mühendislik Rolleri

• Lazer ışını dağıtımı ve homojenleştirme
  Safir çubukları, erimiş silikon veya camın termal kırılma veya yüzey hasarına uğrayacağı yerlerde ışık kılavuzu veya homojenizatör olarak çalışır.

• Isı Yönetimi Bileşenleri
  Safir pencereler ve çubuklar, diyot pompalı katı durum lazerlerinde ve yüksek güçlü LED sistemlerinde optik ısı yayıcıları olarak hizmet eder.

• Kötü Çevre Optikleri
  Yarı iletkenli CVD odalarında, vakum sistemlerinde ve yüksek basınçlı optik portlarda yaygın olarak kullanılır.

Ti: Sapphire ile ilgili not

Titanyum iyonları (Ti3+) ile dopalandığında, safir, Ti:safir, aşağıdakiler için en önemli ayarlanabilir lazer kristali haline gelir:

• Ultra kısa femtosaniye titreşim üretimi

• Dalga boyu ayarlama ~650~1100 nm

Malzeme sınıflandırma açısından, Ti: safir ne yakut ne de endüstriyel safir, ancak farklı bir aktif lazer kristalidir.

4Mühendislik karşılaştırması: Teknik seçim kriterleri

5Karar Çerçevesi: Hangi çubuğu belirlemelisiniz?

Eğer: Sentetik Rubin Çubukları belirtin

• 694.3 nm'lik bir lazer sistemi tasarlıyorsunuz ya da bakım yapıyorsunuz.

• Başvurunuz özel Cr3+ elektronik geçişlere dayanıyor.

• Yüksek görünürlüklü bir referans elemanına ihtiyacınız var (örneğin, CMM sonda uçları, hizalama standartları)

Endüstriyel Sapphire Rod'ları belirtin:

• Geniş bantlı UV-Görülebilir-IR iletim gerektiriyor.

• Sisteminiz yüksek lazer akışı veya güç yoğunluğu altında çalışır.

• Çevre aşırı sıcaklık, kimyasal maruz kalma veya vakum içerir

Sonuçlar

Fotonik malzemelerin hiyerarşisinde sentetik yakut optik bir motor olarak çalışırken, endüstriyel safir bir süper otoban olarak hizmet ederken,Yüksek enerjili fotonları aşırı ortamlarda güvenli bir şekilde yönlendirmek ve yönetmek.

Modern yarı iletken, havacılık ve yüksek güçlü fotonik sistemleri için seçim kalite değil işlevselliktir:
Kristal, ışık üretimine aktif olarak katılmalı mı, yoksa optik bütünlüğün sarsılmaz bir koruyucusu olarak mı hareket etmelidir?