115mmルビーロッド:強化パルスレーザーシステム用長尺結晶

簡単な説明:

115mmルビーロッドは、パルス固体レーザーシステム向けに設計された高性能な長尺レーザー結晶です。合成ルビー(酸化アルミニウムマトリックス(Al₂O₃)にクロムイオン(Cr³⁺)を注入)から作られたこのルビーロッドは、安定した性能、優れた熱伝導性、そして694.3nmにおける信頼性の高い発光を実現します。標準モデルと比較して115mmルビーロッドが長くなったことでゲインが向上し、パルスあたりのエネルギー貯蔵量が増加し、全体的なレーザー効率が向上します。

ルビーロッドは、その透明度、硬度、そしてスペクトル特性で高く評価されており、科学、産業、教育の各分野で貴重なレーザー材料として高く評価されています。115mmの長さは、励起時の光吸収率に優れ、より明るく強力な赤色レーザー出力を実現します。高度な研究室設備からOEMシステムまで、ルビーロッドは制御された高強度出力を実現する信頼性の高いレーザー媒体であることが証明されています。


特徴

詳細図

ルビーレーザーロッド7
ルビーレーザー

概要

115mmルビーロッドは、パルス固体レーザーシステム向けに設計された高性能な長尺レーザー結晶です。合成ルビー(酸化アルミニウムマトリックス(Al₂O₃)にクロムイオン(Cr³⁺)を注入)から作られたこのルビーロッドは、安定した性能、優れた熱伝導性、そして694.3nmにおける信頼性の高い発光を実現します。標準モデルと比較して115mmルビーロッドが長くなったことでゲインが向上し、パルスあたりのエネルギー貯蔵量が増加し、全体的なレーザー効率が向上します。

ルビーロッドは、その透明度、硬度、そしてスペクトル特性で高く評価されており、科学、産業、教育の各分野で貴重なレーザー材料として高く評価されています。115mmの長さは、励起時の光吸収率に優れ、より明るく強力な赤色レーザー出力を実現します。高度な研究室設備からOEMシステムまで、ルビーロッドは制御された高強度出力を実現する信頼性の高いレーザー媒体であることが証明されています。

製造と結晶工学

ルビーロッドの製造には、チョクラルスキー法を用いた制御された単結晶成長が必要です。この方法では、サファイアの種結晶を高純度の酸化アルミニウムと酸化クロムの溶融混合物に浸します。ブールをゆっくりと引き上げ、回転させることで、欠陥がなく光学的に均一なルビーインゴットを形成します。その後、ルビーロッドを抽出し、長さ115mmに成形した後、光学系の要件に基づいて正確な寸法に切断します。

各ルビーロッドは、円筒面と端面を入念に研磨されます。これらの面はレーザーグレードの平坦度に仕上げられ、通常は誘電体コーティングが施されます。ルビーロッドの片端には高反射(HR)コーティングが施され、もう一端にはシステム設計に応じて部分透過出力結合(OC)コーティングまたは反射防止(AR)コーティングが施されます。これらのコーティングは、内部光子反射を最大化し、エネルギー損失を最小限に抑えるために不可欠です。

ルビーロッド内のクロムイオンは、特にスペクトルの青緑色領域において、ポンピング光を吸収します。励起されると、これらのイオンは準安定エネルギー準位に遷移します。誘導放出により、ルビーロッドはコヒーレントな赤色レーザー光を放射します。115mmのルビーロッドはより長い形状であるため、光子利得のための光路長が長く、これはパルススタッキングおよび増幅システムにおいて極めて重要です。

コアアプリケーション

ルビーロッドは、その卓越した硬度、熱伝導性、そして光透過性で知られ、高精度な産業用途や科学研究用途で広く使用されています。ルビーロッドは、主に少量のクロム(Cr³⁺)を添加した単結晶酸化アルミニウム(Al₂O₃)で構成されており、優れた機械的強度と独自の光学特性を兼ね備えているため、様々な先端技術に欠かせない材料となっています。

1.レーザー技術

ルビーロッドの最も重要な用途の一つは固体レーザーです。ルビーレーザーは、最初に開発されたレーザーの一つであり、合成ルビー結晶を利得媒体として利用しています。光励起(通常はフラッシュランプを使用)すると、これらのロッドは波長694.3nmのコヒーレントな赤色光を放射します。新しいレーザー材料が登場しているにもかかわらず、ルビーレーザーは、ホログラフィー、皮膚科(タトゥー除去用)、科学実験など、長いパルス持続時間と安定した出力が不可欠な用途で依然として利用されています。

2.光学機器

ルビーロッドは優れた光透過性と耐傷性を備えているため、精密光学機器によく使用されます。その耐久性により、過酷な環境下でも長期間の性能維持が可能です。これらのロッドは、ビームスプリッター、光アイソレーター、高精度光子デバイスの部品として使用できます。

3.高摩耗部品

機械システムや計測システムにおいて、ルビーロッドは耐摩耗部品として利用されています。時計の軸受け、精密ゲージ、流量計など、一貫した性能と寸法安定性が求められる用途に広く使用されています。ルビーはモース硬度9と高い硬度を持つため、長期間の摩擦や圧力にも劣化することなく耐えることができます。

4.医療および分析機器

ルビーロッドは、特殊な医療機器や分析機器に使用されることがあります。生体適合性と不活性性に優れているため、敏感な組織や化学物質との接触に適しています。実験室では、高性能測定プローブやセンシングシステムにルビーロッドが使用されています。

5.科学研究

物理学および材料科学において、ルビーロッドは機器の校正、光学特性の研究、あるいはダイヤモンドアンビルセルにおける圧力指示薬として用いられる標準物質として用いられています。特定の条件下でのルビーロッドの蛍光特性は、様々な環境における応力や温度の分布を分析するのに役立ちます。

結論として、ルビーロッドは、精度、耐久性、そして光学性能が最も重要となるあらゆる産業において、依然として不可欠な材料であり続けています。材料科学の進歩に伴い、ルビーロッドの新たな用途が絶えず探求されており、将来の技術においてもその重要性が高まっています。

コア仕様

財産 価値
化学式 Cr³⁺:Al₂O₃
結晶系 三角
単位格子の寸法(六角形) a = 4.785 Åc = 12.99 Å
X線密度 3.98 g/cm³
融点 2040℃
熱膨張(323 K) c軸に垂直: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹c軸に平行: 6.7 × 10⁻⁶ K⁻¹
熱伝導率(300K) 28 W/m·K
硬度 モース硬度:9、ヌープ硬度:2000 kg/mm²
ヤング率 345 GPa
比熱 @ 291 K 761 J/kg·K
熱応力抵抗パラメータ(Rₜ) 34 W/cm

よくある質問(FAQ)

Q1: 短いロッドではなく 115mm のルビー ロッドを選ぶ理由は何ですか?
ルビーロッドが長くなると、エネルギー貯蔵量が増加し、相互作用長が長くなり、ゲインが高まり、エネルギー伝達が向上します。

Q2: ルビーロッドはQスイッチングに適していますか?
はい。ルビーロッドはパッシブまたはアクティブQスイッチングシステムと連携し、適切に調整すると強力なパルス出力を生成します。

Q3: ルビーロッドはどの温度範囲に耐えられますか?
ルビーロッドは数百℃まで熱的に安定していますが、レーザー動作中は熱管理システムの使用が推奨されます。

Q4: コーティングはルビーロッドの性能にどのような影響を与えますか?
高品質のコーティングは反射率の損失を最小限に抑え、レーザー効率を向上させます。不適切なコーティングは損傷やゲインの低下につながる可能性があります。

Q5: 115mm ルビーロッドは短いロッドよりも重いですか、それとも壊れやすいですか?
ルビーロッドはやや重いものの、優れた機械的強度を保っています。ダイヤモンドに次ぐ硬度を誇り、傷や熱衝撃にも強いのが特徴です。

Q6: ルビーロッドに最適なポンプ源は何ですか?
従来はキセノンフラッシュランプが使用されています。より現代的なシステムでは、高出力LEDやダイオード励起の周波数2倍の緑色レーザーが使用される場合もあります。

Q7: ルビーロッドはどのように保管またはメンテナンスすればよいですか?
ルビーロッドは、埃や静電気の発生しない環境に保管してください。コーティング面を直接触れないようにし、研磨剤を含まない布やレンズ用ティッシュペーパーを使用して清掃してください。

Q8: ルビーロッドを現代の共振器設計に組み込むことはできますか?
まさにその通りです。ルビーロッドは、その歴史的なルーツにも関わらず、現在でも研究用や商用の光共振器に広く利用されています。

Q9: 115mmルビーロッドの寿命はどれくらいですか?
適切な操作とメンテナンスを行えば、ルビーロッドはパフォーマンスが低下することなく、数千時間にわたって確実に機能します。

Q10: ルビーロッドは光学的損傷に対して耐性がありますか?
はい、しかしコーティングの損傷閾値を超えないようにすることが重要です。適切なアライメントと温度調節により、性能を維持し、ひび割れを防ぐことができます。


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