루비 레이저는 1960년에테오도르 메이먼루비 레이저의 증강 매체는 크롬이 첨가된 사피르 결정이며 일반적으로 Cr3+:Al2O3로 표시됩니다. 이 시스템에서,Cr3+ 이온은 결정 격자에서 Al3+를 대체하고 빛 흡수에 책임이있는 활성 센터로 작용합니다., 에너지 저장, 자극된 방출.
다양한 재료 매개 변수 중 Cr3+ 이온의 농도는 루비 결정의 광학 및 레이저 특성을 결정하는 데 중요한 역할을합니다.최적의 도핑 농도는 흡수 효율과 형광 성능을 균형을 이루기 위해 필수적입니다., 그래서 레이저 출력을 극대화합니다.
루비는 구조적으로 코룬드 (Al2O3) 를 기반으로 하며, 소량의 알루미늄 이온이 크롬 이온으로 대체된다.이 Cr3+ 이온은 호스트 결정의 대역 간격 내에서 분리된 에너지 수준을 도입합니다.광적으로 펌프 (일반적으로 플래시 램프로)Cr3+ 이온의 전자는 더 높은 에너지 상태로 흥분되고 그 후 일관성 붉은 빛을 방출하기 전에 메타 안정 수준으로 느려집니다..3 nm)
Cr3+ 이온의 숫자 밀도 즉 도핑 농도는 결정적으로 결정합니다. 결정이 얼마나 효율적으로 펌프 에너지를 흡수하고 인구 반전을 일으킬 수 있는지.
낮은 도핑 농도에서 (일반적으로 0.03 wt% 이하) Cr3 + 이온의 수는 펌프 빛을 효과적으로 흡수하기에 충분하지 않습니다.가약한 레이저 출력을 초래합니다..
도핑 농도가 증가함에 따라 흡수 계수는 크게 향상됩니다. 더 많은 펌프 광자가 흡수되어 더 많은 전자가 더 높은 에너지 상태로 흥분 할 수 있습니다.이것은 레이저 작용에 필요한 인구 반전을 향상시킵니다..
그러나 Cr3+ 농도가 증가하면 부정적인 효과도 나타난다. 더 높은 농도 (~0.3~0.5% 위) 에서 이온~이온 상호 작용이 중요해진다.이 상호 작용은 농도 소화와 같은 비 방사성 에너지 전송 과정으로 이어집니다..
농도 소화로 인해 메타스태블 상태의 형광 수명이 줄어들어 흥분된 전자는 광자를 방출하는 대신 비방사 경로를 통해 에너지를 잃게 된다.양자 효율이 감소합니다.이것은 레이저 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
레이저 경계는 도핑 농도에 의해 강하게 영향을 받는다. Cr3+ 농도의 온도적 인 상승은 펌프 흡수를 향상시킴으로써 경계를 낮춰줍니다.과도한 도핑은 산란과 비 방사성 붕괴로 인한 내부 손실을 증가시킵니다..
마찬가지로, 이득 계수는 처음에는 도핑 농도와 함께 증가하지만, 결국은 소화 효과로 인해 포화되거나 감소합니다. 따라서,손실을 최소화하면서 이득을 극대화하는 최적의 도핑 범위가 존재합니다..
더 높은 도핑 농도는 또한 열 효과를 악화시킬 수 있습니다. 흡수 증가로 인해 지역화 열이 발생하여 열 렌즈화, 쌍약성,그리고 심지어 높은 에너지 펌핑 조건에서 결정 손상을.
또한 크롬이 과도하게 들어있는 경우 격자 왜곡이 발생하여 결정의 광적 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.이것은 빔 품질을 저하시키고 레이저 작동의 전반적인 안정성을 감소.
실용적 응용에서, 루비 결정의 Cr3+ 도핑 농도는 일반적으로 0.05 wt% 범위 내에서 제어됩니다.에0이 범위는 효율적인 펌프 흡수와 최소한의 농도 소화 사이의 좋은 균형을 제공합니다.
정확한 최적 값은 결정 크기, 펌프 소스 강도, 냉각 조건 및 의도된 응용 (예를 들어, 펄스 대 연속 작동) 과 같은 요소에 달려 있습니다.
루비 레이저는 주로 홀로그래피, 원격 측정, 의료 치료 등 펄스 어플리케이션에 사용됩니다.일관된 출력 에너지와 빔 품질을 보장하기 위해 Cr3+ 농도의 정확한 통제가 필수적입니다..
재료 공학 관점에서, Czochralski 방법과 같은 고급 결정 성장 기술은 균일한 도핑 분포와 높은 광적 품질을 달성하기 위해 사용됩니다.
루비 레이저는 1960년에테오도르 메이먼루비 레이저의 증강 매체는 크롬이 첨가된 사피르 결정이며 일반적으로 Cr3+:Al2O3로 표시됩니다. 이 시스템에서,Cr3+ 이온은 결정 격자에서 Al3+를 대체하고 빛 흡수에 책임이있는 활성 센터로 작용합니다., 에너지 저장, 자극된 방출.
다양한 재료 매개 변수 중 Cr3+ 이온의 농도는 루비 결정의 광학 및 레이저 특성을 결정하는 데 중요한 역할을합니다.최적의 도핑 농도는 흡수 효율과 형광 성능을 균형을 이루기 위해 필수적입니다., 그래서 레이저 출력을 극대화합니다.
루비는 구조적으로 코룬드 (Al2O3) 를 기반으로 하며, 소량의 알루미늄 이온이 크롬 이온으로 대체된다.이 Cr3+ 이온은 호스트 결정의 대역 간격 내에서 분리된 에너지 수준을 도입합니다.광적으로 펌프 (일반적으로 플래시 램프로)Cr3+ 이온의 전자는 더 높은 에너지 상태로 흥분되고 그 후 일관성 붉은 빛을 방출하기 전에 메타 안정 수준으로 느려집니다..3 nm)
Cr3+ 이온의 숫자 밀도 즉 도핑 농도는 결정적으로 결정합니다. 결정이 얼마나 효율적으로 펌프 에너지를 흡수하고 인구 반전을 일으킬 수 있는지.
낮은 도핑 농도에서 (일반적으로 0.03 wt% 이하) Cr3 + 이온의 수는 펌프 빛을 효과적으로 흡수하기에 충분하지 않습니다.가약한 레이저 출력을 초래합니다..
도핑 농도가 증가함에 따라 흡수 계수는 크게 향상됩니다. 더 많은 펌프 광자가 흡수되어 더 많은 전자가 더 높은 에너지 상태로 흥분 할 수 있습니다.이것은 레이저 작용에 필요한 인구 반전을 향상시킵니다..
그러나 Cr3+ 농도가 증가하면 부정적인 효과도 나타난다. 더 높은 농도 (~0.3~0.5% 위) 에서 이온~이온 상호 작용이 중요해진다.이 상호 작용은 농도 소화와 같은 비 방사성 에너지 전송 과정으로 이어집니다..
농도 소화로 인해 메타스태블 상태의 형광 수명이 줄어들어 흥분된 전자는 광자를 방출하는 대신 비방사 경로를 통해 에너지를 잃게 된다.양자 효율이 감소합니다.이것은 레이저 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.
레이저 경계는 도핑 농도에 의해 강하게 영향을 받는다. Cr3+ 농도의 온도적 인 상승은 펌프 흡수를 향상시킴으로써 경계를 낮춰줍니다.과도한 도핑은 산란과 비 방사성 붕괴로 인한 내부 손실을 증가시킵니다..
마찬가지로, 이득 계수는 처음에는 도핑 농도와 함께 증가하지만, 결국은 소화 효과로 인해 포화되거나 감소합니다. 따라서,손실을 최소화하면서 이득을 극대화하는 최적의 도핑 범위가 존재합니다..
더 높은 도핑 농도는 또한 열 효과를 악화시킬 수 있습니다. 흡수 증가로 인해 지역화 열이 발생하여 열 렌즈화, 쌍약성,그리고 심지어 높은 에너지 펌핑 조건에서 결정 손상을.
또한 크롬이 과도하게 들어있는 경우 격자 왜곡이 발생하여 결정의 광적 균일성에 영향을 줄 수 있습니다.이것은 빔 품질을 저하시키고 레이저 작동의 전반적인 안정성을 감소.
실용적 응용에서, 루비 결정의 Cr3+ 도핑 농도는 일반적으로 0.05 wt% 범위 내에서 제어됩니다.에0이 범위는 효율적인 펌프 흡수와 최소한의 농도 소화 사이의 좋은 균형을 제공합니다.
정확한 최적 값은 결정 크기, 펌프 소스 강도, 냉각 조건 및 의도된 응용 (예를 들어, 펄스 대 연속 작동) 과 같은 요소에 달려 있습니다.
루비 레이저는 주로 홀로그래피, 원격 측정, 의료 치료 등 펄스 어플리케이션에 사용됩니다.일관된 출력 에너지와 빔 품질을 보장하기 위해 Cr3+ 농도의 정확한 통제가 필수적입니다..
재료 공학 관점에서, Czochralski 방법과 같은 고급 결정 성장 기술은 균일한 도핑 분포와 높은 광적 품질을 달성하기 위해 사용됩니다.
