100 mm rubinstång: Precisionslasermedium för vetenskapliga och industriella tillämpningar

Kort beskrivning:

Den 100 mm stora rubinstaven är ett vanligt förekommande fastfaslaserförstärkningsmedium, som kännetecknas av sin starkt röda emissionsvåglängd vid 694,3 nm. Rubinstaven är tillverkad av syntetisk korund (Al₂O₃) dopad med kromjoner (Cr³⁺) och erbjuder utmärkt termisk och optisk stabilitet, vilket gör den idealisk för olika låg- till medelenergilasersystem. Med en längd på 100 mm balanserar rubinstaven energilagringskapacitet och kompakt design, vilket möjliggör flexibel integration i utbildnings-, vetenskaps- och vissa industriella laserenheter.

I årtionden har rubinstaven fungerat som en grundläggande laserkomponent i optiklaboratorier, laserdemonstrationer och precisionsjusteringssystem. Storleken på 100 mm representerar ett standardval som passar ett brett spektrum av resonatorhåligheter. Rubinstavens utmärkta ytpolering, optiska transparens och mekaniska styrka gör den till ett hållbart och pålitligt val även när nyare tekniker dyker upp.

Skicka e-post till oss

Drag

Detaljerat diagram

Introduktion

Tillverkningsprincip

Tillverkningen av rubinstaven använder avancerade kristallodlingstekniker som Verneuil-flamfusionsmetoden eller Czochralski-dragmetoden. Under syntesen dopas aluminiumoxid med en exakt koncentration av kromoxid för att skapa en enhetlig rubinkristall. När rubinstaven har odlats orienteras den, skivas och formas till en rubinstav med önskade dimensioner – 100 mm i detta fall.

Varje rubinstav genomgår sedan strikta polerings- och beläggningsprocedurer. Ändytorna är överlappade och polerade till lasergraderad planhet (λ/10 eller bättre) och kan beläggas med högreflektiva (HR) eller antireflektiva (AR) dielektriska lager för att passa specifika laserkavitetsdesigner. Rubinstaven måste vara fri från inneslutningar och strimmor för att säkerställa jämn optisk pumpning och minimal spridningsförlust.

Kromjonerna i rubinstaven absorberar ljus i det gröna/blå spektralområdet. När de pumpas av en blixtlampa exciteras de till ett högre energitillstånd. När de återgår till sitt grundtillstånd avger de koherenta röda fotoner, vilket initierar en kedjereaktion av stimulerad emission – vilket producerar laserutgång. Rubinstaven på 100 mm är utformad för att uppnå effektiv energilagring och optimal fluorescensvaraktighet.

Parameter

Egendom	Värde
Kemisk formel	Cr³⁺:Al₂O₃
Kristallsystemet	Trigonal
Enhetscellsdimensioner (hexagonala)	a = 4,785 Åc = 12,99 Å
Röntgendensitet	3,98 g/cm³
Smältpunkt	2040°C
Termisk expansion vid 323 K	Vinkelrätt mot c-axeln: 5 × 10⁻⁶ K⁻¹Parallellt med c-axeln: 6,7 × 10⁻⁶ K⁻¹
Värmeledningsförmåga vid 300 K	28 W/m²K
Hårdhet	Mohs: 9, Knoop: 2000 kg/mm²
Youngs modul	345 GPa
Specifik värme @ 291 K	761 J/kg·K
Parameter för termisk spänningsbeständighet (Rₜ)	34 W/cm²

Användningsområden för rubinstavar inom olika branscher

Rubinstavar, tillverkade av syntetisk enkristall aluminiumoxid dopad med kromjoner, är högt värderade för sin unika kombination av fysisk hårdhet, kemisk stabilitet och slående optiska egenskaper. Dessa egenskaper gör rubinstavar till ett premiummaterial för en mängd olika industriella, vetenskapliga och precisionstillämpningar. Nedan följer de viktigaste sektorerna där rubinstavar fortsätter att visa exceptionellt värde:

1. Laserteknik och fotonik

Rubinstavar fungerar som förstärkningsmedium i rubinlasrar och avger rött ljus vid 694,3 nm när de pumpas optiskt. Medan moderna alternativ som Nd:YAG- och fiberlasrar dominerar marknaden, är rubinlasrar fortfarande att föredra inom specialiserade områden som:

Medicinsk dermatologi (borttagning av tatueringar och lesioner)
Pedagogiska demonstrationsverktyg
Optisk forskning som kräver långa pulslängder och hög strålkvalitet

Rubins utmärkta optiska klarhet och energiomvandlingseffektivitet gör den idealisk för exakt fotonisk kontroll och emission.

2. Precisionsteknik och mätteknik

Tack vare sin höga hårdhet (Mohs-skala 9) används rubinstavar ofta i kontaktbaserade mätsystem, inklusive:

Stylusspetsar i koordinatmätmaskiner (CMM)
Prober i precisionsinspektionsverktyg
Högprecisionsreferenspunkter i optiska och mekaniska mätare

Dessa verktyg förlitar sig på Rubys motståndskraft mot deformation, vilket säkerställer konsekvent, långsiktig mätnoggrannhet utan slitage.

3. Urtillverkning och mikrolagerapplikationer

Inom exklusiva urverk bearbetas rubinstavar till juvellager – små komponenter som minskar friktion och slitage i mekaniska urverk. Deras låga friktionskoefficient och överlägsna hårdhet bidrar till:

Smidig drift av kugghjulen
Förlängd livslängd på interna klockdelar
Förbättrad tidsstabilitet

Utöver klockor används rubinstavar även i mikromotorer, flödessensorer och gyroskop där ultralåg friktion och tillförlitlighet krävs.

4. Flyg- och vakuumsystem

Inom rymdfart, satelliter och högvakuummiljöer används rubinstavar som distanser, stödstift och optiska styrningar. Deras viktigaste fördelar inkluderar:

Icke-reaktivt beteende i kemiskt aggressiva miljöer
Utmärkt värmebeständighet och dimensionsstabilitet
Noll magnetisk störning för elektromagnetiskt känsliga enheter

Dessa egenskaper gör att rubinstavar kan fungera felfritt under extrema förhållanden, inklusive strålningsexponering, snabba temperaturförändringar och vakuumspänning.

5. Analytiska och medicinska apparater

Rubinstavar spelar en viktig roll i sofistikerad instrumentering, särskilt där biokompatibilitet och kemisk inertitet är avgörande. Användningsområden inkluderar:

Safirspetsiga sonder inom spektroskopi och diagnostik
Precisionsmunstycken eller flödeskontrollkomponenter i analysatorer
Höghållfasta stavar i laboratorieautomationsutrustning

Deras rena, stabila yta och korrosionsbeständighet gör dem idealiska för kontakt med biologiska prover eller reaktiva vätskor.

6. Lyxprodukter och funktionell design

Utöver ren funktionalitet integreras rubinstavar ibland i lyxpennor, kompasser, smycken och optiska kikarsikten – och fungerar som både strukturella och dekorativa element. Deras djupröda färg och polerade ytor bidrar till: