Laser a rubino

[Etemenanki]

... appena ci sono problemi nel raffreddamento ad acqua la barra si rompe..

Quello e' uno dei grossi problemi dei sistemi pulsati ad alta potenza, se il raffreddamento non e' ottimale, lo stress termico causato dall'energia immessa puo facilmente frantumare le barre.

Per quello si preferiscono i sistemi a CO2 per il taglio dei metalli di grandi dimensioni o spessori, avevamo un vecchio Melles-Griot che arrivava a 2KW dove lavoravo una volta, e tagliava senza troppi problemi anche un cm di acciaio ad alta resistenza, sul paio di cm/secondo di velocita' (ma la manutenzione era un'incubo )

[Arcade]

Capito tutto. Grazie mille per il tempo dedicatomi.

[Arcade]

Scusa ma mi è sorto un altro dubbio: perché il sole non sarebbe una fonte di luce coerente?

[Etemenanki]

Perche' quella che si definisce "luce coerente" ha una sola lunghezza d'onda (colore) e tutti i fotoni sono "in fase" fra loro (come, appunto, in un raggio laser), mentre il sole, le lampadine, i led, anche se monocromatici, emettono fotoni NON in fase fra loro.

Qui lo spiega meglio di me'.

[Arcade]

Capito. Quindi la resa bassissima in termini di efficienza è dovuta all'incoerenza della luce che eccita il Cristallo?

[Etemenanki]

No, e' dovuta principalmente alla struttura stessa del cristallo.

Cerco di spiegarlo in breve, perche una spiegazione completa sarebbe chilometrica ... la barra di rubino sintetico e' composta prevalentemente di ossido di alluminio (che non contribuisce all'emissione), dopata con ossido di cromo fra lo 0.03% e lo 0.05% (ed e' questo che emette fotoni, quindi gia di suo e' pochissimo in proporzione al materiale totale della barra), poi c'e' il fatto che inizialmente il dopante, dopo che e' stato "caricato" (non e' il termine corretto, ma passatemelo per brevita' ), nel ritorno allo stato iniziale emette in tutte le direzioni, e non solo in asse con la barra, quindi solo una percentuale bassissima di fotoni all'inizio e' in asse ed inizia a rimbalzare fra i due specchi, mentre tutto il resto va perso (puo sembrare che parliamo di tempi molto brevi, ma il periodo di fluorescenza del materiale di circa 3mS per un fotone che viaggia alla velocita' della luce e' piuttosto lunghetto ) ... a questo punto i fotoni che rimbalzano fra gli specchi, che sono luce coerente, tutti con la stessa lunghezza d'onda e la stessa fase, eccitano altri atomi di dopante ancora "carichi" stimolandoli ad emettere altri fotoni, che sono anche loro per la maggior parte in fase, quindi si ha un'effetto di incremento esponenziale (piu fotoni che rimbalzano, che fanno emettere altri fotoni, che si uniscono al rimbalzo, eccetera), finche' si supera una determinata soglia, che in genere e' il 50% o piu della capacita' del materiale di emettere fotoni coerenti, il che provoca la creazione dell'impulso, che dura di solito per tutto il periodo di fluorescenza del materiale, circa 3mS o poco meno.

Oltre a questo bisogna anche considerare che la barra presenta un'altra criticita' che ne riduce ulteriormente l'efficenza, e cioe' quegli stessi atomi di dopante che emettono fotoni, ne possono anche riassorbire una parte dissipandoli in calore, riducendo ancora di piu l'efficenza complessiva del tutto.

Con tutti questi problemi, direi che avere un'efficenza tipica che va dall'1% al 3%, secondo la geometria e le cavita' ottiche, e' gia un discreto risultato.

[Arcade]

Ma allora mi chiedo perché il tizio del video che ha eccita to il Cristallo da dietro non abbia messo uno specchio intorno al fine di evitare la dispersione dei fotoni in direzioni che non sono quelle che servono.

[Etemenanki]

Perche' non sarebbe servito a nulla.

Un conto e' la cavita' riflettente intorno all'assieme lampada/barra, che serve a rimandare tutta la luce possibile della lampada alla barra, luce che contiene le lunghezze d'onda (UV/verde) utili per "caricare" il dopante, un altro e' rimandare la luce rossa emessa dal dopante durante il decadimento nella barra, che non servirebbe a nulla in quanto inutile per "caricare" il dopante stesso.

Anzi, si rischierebbe che parte di questi fotoni facciano emettere agli atomi di dopante ancora "carichi" dei fotoni non in asse con gli specchi, riducendo ulteriormente l'efficenza, anche se di pochissimo.