红宝石激光器是一种激光器,工作物质是红宝石棒。在激光器的设想提出不久,红宝石就被首先用来制成了世界上第一台激光器。激光用红宝石晶体的基质是Al2O3,晶体内掺有约0.05%(重量比)的Gr2O3。已经成为在医学、工业以及众多科研领域不可或缺的基本仪器设备。

1.红宝石激光器工作原理

 

红宝石激光器一般地包括红宝石棒、脉冲氙灯、聚光器和光学谐振腔等四部分。其工作物质是红宝石棒,它是以掺铬的氧化铝(Al2O3)人工晶体(通常称红宝石)磨制而成。其中铬离子的浓度,按氧化铬与氧化铝的重量比,典型的为0.05%。红宝石棒的光学质量要求很高,将棒的两端研磨和抛光成光学平行平面,其平行度要求优于10秒,平面度不低于1/4光圈,端面与棒轴的垂直度不低于1分,侧面不抛光,以防止产生寄生的激光振荡。在棒的两端(通常在聚光器之外)各置一镀多层介质膜的反射镜,其一是全反射镜,另一个为半透半反镜(其反射率可取70~90%),此两反射镜构成激光器的谐振腔。

红宝石激光器通常采用光激励的办法,即用脉冲氙灯发出的光能集中地照射在红宝石棒上,可利用一聚光器。聚光器是一内壁抛光镀金属的椭圆柱形的腔体,氙灯和红宝石棒并排对称地放在聚光器椭圆柱腔的两个焦线上。

红宝石中的激光作用是通过Cr3+(铬离子)的受激发射过程而实现的,因而Cr3+通常称为激活离子,它是红宝石中产生激光的“主体”。而红宝石的主要成分氧化铝只是容纳铬离子的基质,对激光作用只起间接作用。


(图片来源于互联网)

 

 

2.红宝石激光器的优缺点

 

优点:

1、输出能量大,峰值功率高

在红宝石激光器中,由于中心粒子的能级结构,能够输出大能量且峰值功率高。这个是红宝石激光器非常突出的优点。

2、结构紧凑耐用,价格适宜

和其他类型的激光器相比,红宝石激光器的结构非常简单并且非常耐用,同时价格相对适宜。

缺点:

1、温度效益比较严重,发热量大

正是由于输出能量大,峰值功率高,导致热效应非常明显,因此红宝石激光器不得不配置冷却系统,才能保证红宝石激光器的正常连续使用。

2、转换效率相对较低


(图片来源于互联网)