في مجال الفوتونيات المتقدمة وعلوم المواد الدقيقة، يعد أكسيد الألومنيوم أحادي الكريستال (Al2O3) يشار إليه عادة باسم الكوروندوم كمادة أساسية.على الرغم من أن الياقوت الاصطناعي والزفير الصناعي متطابقان كيميائيا على مستوى الشبكة المضيفة، فإن الإدخال المتعمد (أو عدم وجود) للكائنات المضادة للآثار يخلق فصلًا وظيفيًا حاسمًابلورات شقيقة
لمهندسي الليزر، المصممين البصريين، وعلماء المواد، فهم الفيزيائي، البصري،والحدود الحرارية بين الياقوت والنحاس أمر ضروري لتحسين أداء النظام، والموثوقية، والعمر.
يتبلور كل من الروبي والزامير في نظام الكريستال الثلاثي مع التماثل الرومبوهيدرالي (الفضاء R-3c).شبكة الكوروندوم المشتركة تمنحهم مزيجاً نادرًا من خصائص المواد الفائقة:
صلابة شديدة
صلابة (موهز) 90، يتفوق عليها فقط الماس والمويسانيت.
سلكية حرارية عالية
ما يقرب من 3035 W · m-1 · K-1 في درجة حرارة الغرفة (تعتمد على التوجه) ، أعلى بكثير من معظم النظارات البصرية والعديد من السيراميك الليزر.
الحصانة الكيميائية والبيئية
مقاومة استثنائية للأحماض والقليات والإشعاع والأكسدة في درجات الحرارة العالية
يحدث الاختلاف الوظيفي على مستوى الاستبدال الأيوني:
الياقوت الاصطناعي
أيونات الكروم (Cr3+) تستبدل جزءًا صغيرًا من أيونات الألومنيوم (Al3+) في شبكة Al2O3، عادةً في تركيزات 0.03 ∼0.5٪.
الزعفران الصناعي
يبقى غير مكرر أو Al2O3 عالية النقاء ، محسّنة للشفافية البصرية والقوة الميكانيكية والاستقرار الحراري.
من المهم أن تحتفظ كلتا المواد بنفس الشبكة المضيفة (Al2O3) ؛ فقط حالات الطاقة الإلكترونية تختلف بسبب المضافات.
يحمل الياقوت الاصطناعي مكانًا فريدًا في تاريخ الليزر باعتباره أول وسيلة مكاسب نشطة تستخدم في الليزر العامل ، والتي أظهرها ثيودور إتش مايمان في عام 1960.
يعمل روبي كنظام ليزر من ثلاثة مستويات ، مما يميزه بشكل أساسي عن الليزر الصلب الحديث من أربعة مستويات.
امتصاص المضخة
يمتص أيونات Cr3 + الضوء الأخضر والأزرق (≈ 400 ∼ 560 نانومتر) ، عادةً من مصباح فلاش الزينون.
سكان الدولة المتقلدة
الاسترخاء غير الإشعاعي يملأ الميتاستقر2E^2E2Eالدولة.
انبعاثات محفزة
انبعاث الليزر يحدث في 694.3 نانومتر (الاحمر العميق) ، مما يتوافق مع2E→4A2^2E → ^4A_2الانتقال
نظرًا لأن مستوى الليزر الأدنى هو الحالة الأساسية ، فإن كثافة طاقة المضخة العالية مطلوبة لتحقيق انعكاس السكان.
قدرة طاقة النبض العالية
الليزر الروبي يتفوق في إنتاج نبضات عالية الطاقة قصيرة المدة، وإن كان بمعدلات تكرار منخفضة.
الصمود الميكانيكي والحراري
قضبان الياقوت البلورية الواحدة تتحمل الضخ البصري المكثف والصدمة الميكانيكية بشكل أفضل بكثير من وسائل الفوز القائمة على الزجاج.
الاستقرار الطيفي الاستثنائي
طول موجة الإصدار الثابت مع الحد الأدنى من الانجراف الحراري.
على الرغم من أنه قد تم استبداله إلى حد كبير في قطع الليزر الصناعي ، لا تزال الليزر الروبي لا غنى عنها في:
طب الأمراض الجلدية (إزالة الوشم والاضطرابات الصبغة)
التدخل الهولوغرافي والتسجيل الهولوغرافي
الفيزياء عالية التوتر وتشخيص البلازما
مصادر مرجعية في علم القياس الدقيق
على النقيض من دور الياقوت كمولد للضوء ، تعمل الزعفران غير المزروع بشكل أساسي كمادة بصرية وبنية سلبية.
الزهر الصناعي يظهر واحدة من أوسع نوافذ الإرسال بين البلورات البصرية:
نطاق الإرسال:
~ 200 نانومتر (الأشعة فوق البنفسجية العميقة) إلى 5.0 ∼ 5.5 ميكرومتر (وسط الأشعة تحت البنفسجية) ، اعتمادًا على النقاء وتوجه البلور.
عتبة الضرر الناجم عن الليزر (LIDT):
من بين أعلى جميع المواد البصرية، مما يجعل الزعفرة مثالية لأنظمة الليزر عالية الطاقة و عالية التدفق.
تسليم شعاع الليزر وتجانس
تعمل قضبان الزعفري كمرشدات للضوء أو مثاليات حيث يتعرض السيليكا أو الزجاج المذاب للكسر الحراري أو تلف السطح.
مكونات إدارة الحرارة
تعمل النوافذ والقضبان الزعفرية كمنتشرات حرارة بصرية في الليزر الصلب المضخ بالديود وأنظمة LED عالية الطاقة.
البيئة القاسية
تستخدم على نطاق واسع في غرف CVD شبه الموصلات وأنظمة الفراغ والموانئ البصرية عالية الضغط.
عندما يتم تزويدها بأيونات التيتانيوم (Ti3 +) ، يصبح الزفير Ti: sapphire ، وهو أهم بلور الليزر القابل للتعديل ل:
توليد نبضات فمتوسكوندية قصيرة جداً
ضبط طول الموجة من ~ 650 ∼ 1100 nm
من وجهة نظر تصنيف المواد ، Ti: sapphire ليس ياقوتًا ولا زعفرة صناعية ، ولكن بلور ليزر نشط متميز.
| الممتلكات | عصا الروبي الاصطناعية (Cr3+:Al2O3) | عصا الزعفري الصناعي (Al2O3) |
|---|---|---|
| الوظيفة الرئيسية | متوسطة مكاسب نشطة | مكونات بصرية سلبية |
| نشاط الليزر | نعم.. | لا.. |
| الانبعاث / النقل | 694.3 نانومتر (ثابت) | 0.2×5.5 ميكرومتر (النطاق العريض) |
| التوصيل الحراري | عالية | ممتازة (مقاومة عالية للصدمات الحرارية) |
| المظهر البصري | الأحمر الداكن (امتصاص Cr3+) | بلا لون / صافي كريستال |
| حالات استخدام نموذجية | ليزر الروبي النبض، علم القياس | نوافذ الليزر، الموجهات، أدوات أشباه الموصلات |
أنت تصمم أو تحافظ على نظام ليزر نبض 694.3 نانومتر
تطبيقك يعتمد على انتقالات إلكترونية معينة من Cr3+
تحتاج إلى عنصر مرجعية عالية الرؤية (على سبيل المثال، أطراف المسبار CMM، معايير التحالف)
تحتاج إلى بث بشبكة عريضة من الأشعة فوق البنفسجية
نظامك يعمل تحت تدفق الليزر العالي أو كثافة الطاقة
البيئة تتضمن درجات حرارة مرتفعة أو تعرض للكيماويات أو الفراغ
داخل تسلسل المواد الفوتونية، الروبي الاصطناعي يعمل كـ محرك بصري،- توجيه وإدارة الفوتونات عالية الطاقة بأمان عبر البيئات القاسية.
بالنسبة لأنظمة نصف الموصلات الحديثة والفضاء والفوتونيات عالية الطاقة، فإن الاختيار ليس مسألة نوعية ولكن وظيفة:
هل يجب على الكريستال المشاركة بنشاط في توليد الضوء، أو أن يكون حارساً لا يتراجع للسلامة البصرية؟
في مجال الفوتونيات المتقدمة وعلوم المواد الدقيقة، يعد أكسيد الألومنيوم أحادي الكريستال (Al2O3) يشار إليه عادة باسم الكوروندوم كمادة أساسية.على الرغم من أن الياقوت الاصطناعي والزفير الصناعي متطابقان كيميائيا على مستوى الشبكة المضيفة، فإن الإدخال المتعمد (أو عدم وجود) للكائنات المضادة للآثار يخلق فصلًا وظيفيًا حاسمًابلورات شقيقة
لمهندسي الليزر، المصممين البصريين، وعلماء المواد، فهم الفيزيائي، البصري،والحدود الحرارية بين الياقوت والنحاس أمر ضروري لتحسين أداء النظام، والموثوقية، والعمر.
يتبلور كل من الروبي والزامير في نظام الكريستال الثلاثي مع التماثل الرومبوهيدرالي (الفضاء R-3c).شبكة الكوروندوم المشتركة تمنحهم مزيجاً نادرًا من خصائص المواد الفائقة:
صلابة شديدة
صلابة (موهز) 90، يتفوق عليها فقط الماس والمويسانيت.
سلكية حرارية عالية
ما يقرب من 3035 W · m-1 · K-1 في درجة حرارة الغرفة (تعتمد على التوجه) ، أعلى بكثير من معظم النظارات البصرية والعديد من السيراميك الليزر.
الحصانة الكيميائية والبيئية
مقاومة استثنائية للأحماض والقليات والإشعاع والأكسدة في درجات الحرارة العالية
يحدث الاختلاف الوظيفي على مستوى الاستبدال الأيوني:
الياقوت الاصطناعي
أيونات الكروم (Cr3+) تستبدل جزءًا صغيرًا من أيونات الألومنيوم (Al3+) في شبكة Al2O3، عادةً في تركيزات 0.03 ∼0.5٪.
الزعفران الصناعي
يبقى غير مكرر أو Al2O3 عالية النقاء ، محسّنة للشفافية البصرية والقوة الميكانيكية والاستقرار الحراري.
من المهم أن تحتفظ كلتا المواد بنفس الشبكة المضيفة (Al2O3) ؛ فقط حالات الطاقة الإلكترونية تختلف بسبب المضافات.
يحمل الياقوت الاصطناعي مكانًا فريدًا في تاريخ الليزر باعتباره أول وسيلة مكاسب نشطة تستخدم في الليزر العامل ، والتي أظهرها ثيودور إتش مايمان في عام 1960.
يعمل روبي كنظام ليزر من ثلاثة مستويات ، مما يميزه بشكل أساسي عن الليزر الصلب الحديث من أربعة مستويات.
امتصاص المضخة
يمتص أيونات Cr3 + الضوء الأخضر والأزرق (≈ 400 ∼ 560 نانومتر) ، عادةً من مصباح فلاش الزينون.
سكان الدولة المتقلدة
الاسترخاء غير الإشعاعي يملأ الميتاستقر2E^2E2Eالدولة.
انبعاثات محفزة
انبعاث الليزر يحدث في 694.3 نانومتر (الاحمر العميق) ، مما يتوافق مع2E→4A2^2E → ^4A_2الانتقال
نظرًا لأن مستوى الليزر الأدنى هو الحالة الأساسية ، فإن كثافة طاقة المضخة العالية مطلوبة لتحقيق انعكاس السكان.
قدرة طاقة النبض العالية
الليزر الروبي يتفوق في إنتاج نبضات عالية الطاقة قصيرة المدة، وإن كان بمعدلات تكرار منخفضة.
الصمود الميكانيكي والحراري
قضبان الياقوت البلورية الواحدة تتحمل الضخ البصري المكثف والصدمة الميكانيكية بشكل أفضل بكثير من وسائل الفوز القائمة على الزجاج.
الاستقرار الطيفي الاستثنائي
طول موجة الإصدار الثابت مع الحد الأدنى من الانجراف الحراري.
على الرغم من أنه قد تم استبداله إلى حد كبير في قطع الليزر الصناعي ، لا تزال الليزر الروبي لا غنى عنها في:
طب الأمراض الجلدية (إزالة الوشم والاضطرابات الصبغة)
التدخل الهولوغرافي والتسجيل الهولوغرافي
الفيزياء عالية التوتر وتشخيص البلازما
مصادر مرجعية في علم القياس الدقيق
على النقيض من دور الياقوت كمولد للضوء ، تعمل الزعفران غير المزروع بشكل أساسي كمادة بصرية وبنية سلبية.
الزهر الصناعي يظهر واحدة من أوسع نوافذ الإرسال بين البلورات البصرية:
نطاق الإرسال:
~ 200 نانومتر (الأشعة فوق البنفسجية العميقة) إلى 5.0 ∼ 5.5 ميكرومتر (وسط الأشعة تحت البنفسجية) ، اعتمادًا على النقاء وتوجه البلور.
عتبة الضرر الناجم عن الليزر (LIDT):
من بين أعلى جميع المواد البصرية، مما يجعل الزعفرة مثالية لأنظمة الليزر عالية الطاقة و عالية التدفق.
تسليم شعاع الليزر وتجانس
تعمل قضبان الزعفري كمرشدات للضوء أو مثاليات حيث يتعرض السيليكا أو الزجاج المذاب للكسر الحراري أو تلف السطح.
مكونات إدارة الحرارة
تعمل النوافذ والقضبان الزعفرية كمنتشرات حرارة بصرية في الليزر الصلب المضخ بالديود وأنظمة LED عالية الطاقة.
البيئة القاسية
تستخدم على نطاق واسع في غرف CVD شبه الموصلات وأنظمة الفراغ والموانئ البصرية عالية الضغط.
عندما يتم تزويدها بأيونات التيتانيوم (Ti3 +) ، يصبح الزفير Ti: sapphire ، وهو أهم بلور الليزر القابل للتعديل ل:
توليد نبضات فمتوسكوندية قصيرة جداً
ضبط طول الموجة من ~ 650 ∼ 1100 nm
من وجهة نظر تصنيف المواد ، Ti: sapphire ليس ياقوتًا ولا زعفرة صناعية ، ولكن بلور ليزر نشط متميز.
| الممتلكات | عصا الروبي الاصطناعية (Cr3+:Al2O3) | عصا الزعفري الصناعي (Al2O3) |
|---|---|---|
| الوظيفة الرئيسية | متوسطة مكاسب نشطة | مكونات بصرية سلبية |
| نشاط الليزر | نعم.. | لا.. |
| الانبعاث / النقل | 694.3 نانومتر (ثابت) | 0.2×5.5 ميكرومتر (النطاق العريض) |
| التوصيل الحراري | عالية | ممتازة (مقاومة عالية للصدمات الحرارية) |
| المظهر البصري | الأحمر الداكن (امتصاص Cr3+) | بلا لون / صافي كريستال |
| حالات استخدام نموذجية | ليزر الروبي النبض، علم القياس | نوافذ الليزر، الموجهات، أدوات أشباه الموصلات |
أنت تصمم أو تحافظ على نظام ليزر نبض 694.3 نانومتر
تطبيقك يعتمد على انتقالات إلكترونية معينة من Cr3+
تحتاج إلى عنصر مرجعية عالية الرؤية (على سبيل المثال، أطراف المسبار CMM، معايير التحالف)
تحتاج إلى بث بشبكة عريضة من الأشعة فوق البنفسجية
نظامك يعمل تحت تدفق الليزر العالي أو كثافة الطاقة
البيئة تتضمن درجات حرارة مرتفعة أو تعرض للكيماويات أو الفراغ
داخل تسلسل المواد الفوتونية، الروبي الاصطناعي يعمل كـ محرك بصري،- توجيه وإدارة الفوتونات عالية الطاقة بأمان عبر البيئات القاسية.
بالنسبة لأنظمة نصف الموصلات الحديثة والفضاء والفوتونيات عالية الطاقة، فإن الاختيار ليس مسألة نوعية ولكن وظيفة:
هل يجب على الكريستال المشاركة بنشاط في توليد الضوء، أو أن يكون حارساً لا يتراجع للسلامة البصرية؟
