ব্লগের বিস্তারিত

উন্নত ফোটোনিক্স এবং নির্ভুল পদার্থ বিজ্ঞানের ক্ষেত্রে, একক-ক্রিস্টাল অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al₂O₃)-কে সাধারণত কোরান্ডাম বলা হয়-একটি ভিত্তিপ্রস্তর উপাদান হিসেবে কাজ করে৷ যদিও সিন্থেটিক রুবি এবং শিল্প নীলকান্তমণি হোস্ট জালি স্তরে রাসায়নিকভাবে অভিন্ন, তবে ট্রেস ডোপ্যান্টের ইচ্ছাকৃত প্রবর্তন (বা অনুপস্থিতি) এই দুটির মধ্যে একটি নিষ্পত্তিমূলক কার্যকরী বিচ্ছেদ তৈরি করে।"বোন স্ফটিক।"

লেজার ইঞ্জিনিয়ার, অপটিক্যাল ডিজাইনার এবং উপকরণ বিজ্ঞানীদের জন্য, রুবি এবং নীলকান্তমণির মধ্যে শারীরিক, অপটিক্যাল এবং থার্মোডাইনামিক সীমানা বোঝা সিস্টেমের কর্মক্ষমতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং জীবনকাল অপ্টিমাইজ করার জন্য অপরিহার্য।

1. ক্রিস্টালোগ্রাফিক ফাউন্ডেশন: করন্ডাম পরিবার

রুবি এবং নীলকান্তমণি উভয়ই রম্বোহেড্রাল প্রতিসাম্য (স্পেস গ্রুপ R-3c) সহ ত্রিকোণ স্ফটিক সিস্টেমে স্ফটিক করে। তাদের ভাগ করা কোরান্ডাম জালি তাদের "সুপার-মেটেরিয়াল" বৈশিষ্ট্যগুলির একটি বিরল সংমিশ্রণে সমৃদ্ধ করে:

• চরম কঠোরতা
  9.0 এর Mohs কঠোরতা, শুধুমাত্র হীরা এবং moissanite দ্বারা অতিক্রম.

• উচ্চ তাপ পরিবাহিতা
  প্রায় 30-35 W·m⁻¹·K⁻¹ ঘরের তাপমাত্রায় (অরিয়েন্টেশন-নির্ভর), বেশিরভাগ অপটিক্যাল চশমা এবং অনেক লেজার সিরামিকের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি।

• রাসায়নিক এবং পরিবেশগত জড়তা
  অ্যাসিড, ক্ষার, বিকিরণ এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অক্সিডেশনের ব্যতিক্রমী প্রতিরোধ।

পারমাণবিক-স্তরের বিচ্যুতি

কার্যকরী বিচ্যুতি আয়নিক প্রতিস্থাপন স্তরে ঘটে:

• সিন্থেটিক রুবি
  ক্রোমিয়াম আয়ন (Cr³⁺) Al₂O₃ জালিতে অ্যালুমিনিয়াম আয়নের একটি ছোট ভগ্নাংশের (Al³⁺) বিকল্প, সাধারণত 0.03-0.5 এর ঘনত্বে.%।

• ইন্ডাস্ট্রিয়াল স্যাফায়ার
  অপটিক্যাল স্বচ্ছতা, যান্ত্রিক শক্তি এবং তাপীয় স্থিতিশীলতার জন্য অপ্টিমাইজ করা, আনডোপড বা অতি-উচ্চ-বিশুদ্ধতা Al₂O₃ থেকে যায়।

গুরুত্বপূর্ণভাবে, উভয় উপাদান একই হোস্ট জালি (Al₂O₃) ধরে রাখে; ডোপ্যান্টের কারণে শুধুমাত্র বৈদ্যুতিন শক্তির অবস্থা ভিন্ন।

2.সিন্থেটিক রুবি রডস: সক্রিয় লাভ মিডিয়ার পথপ্রদর্শক

1960 সালে থিওডোর এইচ. মাইম্যান দ্বারা প্রদর্শিত একটি কার্যকরী লেজারে ব্যবহৃত প্রথম সক্রিয় লাভের মাধ্যম হিসাবে লেজারের ইতিহাসে সিন্থেটিক রুবি একটি অনন্য স্থান ধারণ করে।

অপটিক্যাল ফিজিক্স: একটি তিন-স্তরের লেজার সিস্টেম

রুবি একটি তিন-স্তরের লেজার সিস্টেম হিসাবে কাজ করে, যা মৌলিকভাবে এটিকে আধুনিক চার-স্তরের সলিড-স্টেট লেজার থেকে আলাদা করে।

• পাম্প শোষণ
  Cr³⁺ আয়নগুলি সাধারণত একটি জেনন ফ্ল্যাশল্যাম্প থেকে ব্রডব্যান্ড সবুজ এবং নীল আলো (≈400–560 nm) শোষণ করে।

• মেটাস্টেবল রাজ্য জনসংখ্যা
  অ-বিকিরণকারী শিথিলকরণ মেটাস্টেবলকে পপুলেট করে2E^2E2ইরাষ্ট্র

• উদ্দীপিত নির্গমন
  লেজার নির্গমন 694.3 এনএম (গভীর লাল) এ ঘটে2E→4A2^2E → ^4A_22ই→4ক2আমিস্থানান্তর

যেহেতু নিম্ন লেজারের স্তরটি স্থল অবস্থা, তাই জনসংখ্যার বিপরীততা অর্জনের জন্য উচ্চ পাম্প শক্তির ঘনত্ব প্রয়োজন।

ইঞ্জিনিয়ারিং সুবিধা

• উচ্চ পালস শক্তি ক্ষমতা
  রুবি লেজারগুলি উচ্চ-শক্তি, স্বল্প-সময়ের ডাল উৎপাদনে দক্ষতা অর্জন করে, যদিও কম পুনরাবৃত্তি হারে।

• যান্ত্রিক এবং তাপীয় দৃঢ়তা
  একক-ক্রিস্টাল রুবি রডগুলি তীব্র অপটিক্যাল পাম্পিং এবং যান্ত্রিক শক কাচ-ভিত্তিক লাভ মিডিয়ার চেয়ে অনেক ভাল সহ্য করে।

• ব্যতিক্রমী বর্ণালী স্থায়িত্ব
  ন্যূনতম তাপীয় প্রবাহ সহ স্থির নির্গমন তরঙ্গদৈর্ঘ্য।

কুলুঙ্গি কিন্তু অপরিবর্তনীয় অ্যাপ্লিকেশন

ইন্ডাস্ট্রিয়াল লেজার কাটিংয়ে বহুলাংশে বাদ দেওয়া সত্ত্বেও, রুবি লেজারগুলি এতে অপরিহার্য থাকে:

• চর্মরোগবিদ্যা (উলকি এবং পিগমেন্টেড ক্ষত অপসারণ)

• হলোগ্রাফিক ইন্টারফেরোমেট্রি এবং হলোগ্রাফিক রেকর্ডিং

• উচ্চ-স্ট্রেন-রেট পদার্থবিদ্যা এবং প্লাজমা ডায়াগনস্টিকস

• যথার্থ মেট্রোলজি রেফারেন্স সূত্র

3. স্যাফায়ার রডস: প্যাসিভ অপটিক্স এবং থার্মাল কন্ট্রোলের মাস্টার

হালকা জেনারেটর হিসাবে রুবির ভূমিকার বিপরীতে, আনডপড নীলকান্তমণি প্রাথমিকভাবে একটি নিষ্ক্রিয় অপটিক্যাল এবং কাঠামোগত উপাদান হিসাবে কাজ করে।

ব্রডব্যান্ড অপটিক্যাল ট্রান্সপারেন্সি এবং LIDT

ইন্ডাস্ট্রিয়াল স্যাফায়ার অপটিক্যাল স্ফটিকগুলির মধ্যে একটি প্রশস্ত ট্রান্সমিশন উইন্ডো প্রদর্শন করে:

• ট্রান্সমিশন রেঞ্জ:
  ~200 nm (গভীর UV) থেকে 5.0–5.5 μm (Mid-IR), বিশুদ্ধতা এবং স্ফটিক অভিযোজনের উপর নির্ভর করে।

• লেজার-প্ররোচিত ক্ষতি থ্রেশহোল্ড (LIDT):
  সমস্ত অপটিক্যাল উপকরণের মধ্যে সর্বোচ্চ, উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ফ্লুয়েন্স লেজার সিস্টেমের জন্য নীলকান্তমণি আদর্শ তৈরি করে।

কার্যকরী প্রকৌশল ভূমিকা

• লেজার রশ্মি ডেলিভারি এবং হোমোজেনাইজেশন
  নীলকান্তমণি রডগুলি হালকা গাইড বা হোমোজেনাইজার হিসাবে কাজ করে যেখানে ফিউজড সিলিকা বা কাচ তাপীয় ফাটল বা পৃষ্ঠের ক্ষতির শিকার হবে।

• তাপ ব্যবস্থাপনা উপাদান
  নীলকান্তমণি জানালা এবং রডগুলি ডায়োড-পাম্পযুক্ত সলিড-স্টেট লেজার এবং উচ্চ-শক্তি LED সিস্টেমে অপটিক্যাল হিট স্প্রেডারের কাজ করে।

• কঠোর পরিবেশ অপটিক্স
  সেমিকন্ডাক্টর সিভিডি চেম্বার, ভ্যাকুয়াম সিস্টেম এবং উচ্চ-চাপ অপটিক্যাল পোর্টগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

Ti:Sapphire এর উপর নোট করুন

টাইটানিয়াম আয়ন (Ti³⁺) দিয়ে ডোপ করা হলে, নীলকান্তমণি Ti:sapphire হয়ে যায়, যার জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ টিউনযোগ্য লেজার ক্রিস্টাল:

• আল্ট্রাশর্ট ফেমটোসেকেন্ড পালস জেনারেশন

• ~650–1100 nm থেকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য টিউনিং

উপকরণ শ্রেণীবিভাগের দৃষ্টিকোণ থেকে, Ti:sapphire রুবি বা শিল্প নীলকান্তমণি নয়, কিন্তু একটি স্বতন্ত্র সক্রিয় লেজার স্ফটিক।

4. ইঞ্জিনিয়ারিং তুলনা: প্রযুক্তিগত নির্বাচনের মানদণ্ড

5. সিদ্ধান্ত ফ্রেমওয়ার্ক: আপনি কোন রড নির্দিষ্ট করা উচিত?

সিন্থেটিক রুবি রড নির্দিষ্ট করুন যদি:

• আপনি একটি 694.3 এনএম স্পন্দিত লেজার সিস্টেম ডিজাইন বা রক্ষণাবেক্ষণ করছেন

• আপনার আবেদন নির্দিষ্ট Cr³⁺ ইলেকট্রনিক ট্রানজিশনের উপর নির্ভর করে

• আপনার একটি উচ্চ-দৃশ্যমান রেফারেন্স উপাদান প্রয়োজন (যেমন, CMM প্রোব টিপস, প্রান্তিককরণ মান)

ইন্ডাস্ট্রিয়াল স্যাফায়ার রড নির্দিষ্ট করুন যদি:

• আপনার ব্রডব্যান্ড ইউভি-ভিজিবল-আইআর ট্রান্সমিশন প্রয়োজন

• আপনার সিস্টেম উচ্চ লেজার ফ্লুয়েন্স বা পাওয়ার ঘনত্বের অধীনে কাজ করে

• পরিবেশে চরম তাপমাত্রা, রাসায়নিক এক্সপোজার বা ভ্যাকুয়াম জড়িত

উপসংহার

ফোটোনিক পদার্থের শ্রেণিবিন্যাসের মধ্যে, সিন্থেটিক রুবি একটি অপটিক্যাল "ইঞ্জিন" হিসাবে কাজ করে, সক্রিয়ভাবে সুসঙ্গত লাল লেজার আলো তৈরি করে, যখন শিল্প নীলকান্তমণি একটি "সুপার-হাইওয়ে" হিসাবে কাজ করে, চরম পরিবেশ জুড়ে উচ্চ-শক্তি ফোটনকে নিরাপদে গাইড এবং পরিচালনা করে।

আধুনিক অর্ধপরিবাহী, মহাকাশ, এবং উচ্চ-শক্তি ফোটোনিক্স সিস্টেমের জন্য, নির্বাচনটি গুণমানের বিষয় নয়-কিন্তু ফাংশনের বিষয়:
স্ফটিক সক্রিয়ভাবে আলোক প্রজন্মে অংশগ্রহণ করা উচিত, বা অপটিক্যাল অখণ্ডতার একটি অদম্য অভিভাবক হিসাবে কাজ করা উচিত?