6. Phương pháp nghiên cứu
3.3.3 Cấu tạo của Laser Ruby
Hình 21: Cấu trúc tinh thể của Al2O3 Hình 20: Một số dạng tinh thể thường gặp của Al2O3
Hình 18: Ruby màu đò tía
Cấu tạo của Laser Ruby gồm ba bộ phận chính: Thanh Ruby, buồng cộng hưởng và đèn bơm.
3.3.3.1. Môi trường hoạt chấtHoạt chất của Laser Ruby là tinh thể Ruby Hoạt chất của Laser Ruby là tinh thể Ruby
màu hồng nhạt chứa 0,05% Cr3+ (nồng độ khoảng 1,6.1019 ion/cm3). Với nồng độ ion Cr3+ này ta có thể ở xa nhau và tương tác giữa chúng có thể bỏ qua, còn tương tác chính trong mạng là tương tác giữa ion Cr3+ với trường tinh thể.
Để chế tạo thanh Ruby người ta nung nóng chảy hỗn hợp gồm Al2O3 với một lượng nhỏ Cr2O3
(0.05% khối lượng). Sau đó cắt gọt cẩn thận vì cấu trúc mode trong buồng cộng hưởng rất nhiều vào quãng đường quang học và sự thay đổi của thanh Ruby. Người ta thường chế tạo thanh Ruby thường có
dạng hình trụ dài khoảng 100÷300 mm, đường kính tới 30÷50mm. Thông dụng là những thanh có kích thước l = 75 ÷ 80 mm, d = 6 ÷
8mm, hoặc l= 120 ÷ 130mm, d = 8 ÷ 15mm và l= 240 ÷ 250mm, d = 12 ÷ 20mm. Kích thước của những thanh này phù hợp với kích thước của những đèn bơm xung, có độ dài phóng điện l=80 mm, hoặc l=120-150 mm và 250 mm. Mặt cắt hai đầu thanh phải được cắt rất song song
và phải có mặt cắt định hướng với quang trục của tinh thể một góc nhất định, thường là 600 hay 900. Thanh ruby này có độ phẩm chất cao: độ đồng nhất quang học (các tâm hoạt chất đều, chiết suất đều), chịu nhiệt và có tỉ lệ pha cấy Cr3+ tối ưu.
Hình 23: Thanh Ruby
Hình 24: Chiều dài của thanh Ruby so với một cây viết
Hình 22: Cấu tạo của Laser
Vậy môi trường hoạt chất của Laser Ruby là Ruby trong đó chất nền là Al2O3, tâm hoạt chất phát ra Laser là Cr3+.