laser de titanio: zafiro
DESCRIPTION
LASER DE TITANIO: ZAFIRO. (Ti +3 :Al 2 O 3 ). PRESENTA: MISAEL SANTIAGO BERNAL. FISICA DE LASERES, 2004. CONTENIDO. INTRODUCCIÓN EMISIÓN-ABSORCIÓN COMPOSICIÓN QUÍMICA LASER SINTONIZABLE CONFIGURACIONES APLICACIONES CONCLUSIONES. EL LASER. : TITANIO - ZAFIRO. Luz monocromática. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
LASER DE TITANIO: ZAFIRO
PRESENTA: MISAEL SANTIAGO BERNAL
FISICA DE LASERES, 2004
(Ti +3:Al2 O3)
CONTENIDOCONTENIDO
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN EMISIÓN-ABSORCIÓNEMISIÓN-ABSORCIÓN COMPOSICIÓN QUÍMICACOMPOSICIÓN QUÍMICA LASER SINTONIZABLELASER SINTONIZABLE CONFIGURACIONESCONFIGURACIONES APLICACIONESAPLICACIONES CONCLUSIONESCONCLUSIONES
LÁSER VIBRONICO
EL LASEREL LASER
**** DE ESTADO SÓLIDO
Luz monocromática
Coherente
Particularmente intensa
Concentrada
: TITANIO - ZAFIRO
La longitud de onda sintonizable esta en el rango de los 670 a los 1070 nm (aprox.) con el pico centrado a los 800 nm.
La banda de absorción esta centrada en 490 nm
El espectro de fluorescencia va desde los 600 a los 1050 nm
Laseo: longitudes 675 nm
ESPECTRO DE EMISION-ABSORCIÓN
COMPOSICIÓN QUÍMICACOMPOSICIÓN QUÍMICA
Ión (Ti+3)
(Al2O3)
Ti:Al2O3 La cantidad de iones de Ti dentro del material huésped, es de alrededor del 0.1%
CRISTALES DE TI: ZAFIRO
El tiempo de relajación debe ser rápido entre el nivel terminal y el nivel fundamental comparado con el tiempo de vida de
fluorescencia
DIAGRAMA DE NIVELES
Bombeo del nivel fundamental a una
banda de alta absorción
Rápida transición no radiativa al
nivel fundamental
DIAGRAMA DE NIVELES
Bandas de emisión y absorción del ión 3d1 Ti3+
Nivel 2T2 es el estado fundamental
Nivel 2E es el estado excitado
PARÁMETROS TÍPICOS
Fórmula química
Ti3+: Al2O3
Estructura cristalina
Hexagonal
Punto de fusión
2050 °C
Densidad 3.98 g/cm3
Dureza 9 Mohs
Conductividad térmica
0.11 cal/(°C x sec x cm)
Calentamiento especifico
0.10 cal/g
Propiedades ópticas
Acción láser 4-Level Vibronic
Constantes de estructura
a = 4.748, c = 12.957
Tiempo de vida de fluorescencia
3.2 μs (T = 300 K)
Rango sintonizable 660-1050 nm
Rango de absorción
400-600 nm
Emisión pico 795 nm
Absorción pico 488 nm
CONTINUACION…
Por lo que se dice Por lo que se dice que…que…
La potencia de bombeo es de 3 a 10 W.La potencia de bombeo es de 3 a 10 W.
Disponibilidad en CW y pulsados. Disponibilidad en CW y pulsados.
La potencia típica de salida a 800 nm es de 150 a La potencia típica de salida a 800 nm es de 150 a 1000 mW1000 mW
Longitud de pulso en picosegundos y Longitud de pulso en picosegundos y femtosegundos, femtosegundos, 20 a 200 fs
LASER DE ESTADO SÓLIDO SINTONIZABLE
•La sintonizabilidad de la emisión en láseres de estado sólido es alcanzada cuando la emisión estimulada de fotones es profundamente acoplada a la emisión de cuantos vibracionales (fonones) en una estructura cristalina.
•En otras palabras, los láseres de estado sólido sintonizables se deben a la fuerte interacción entre el campo de Coulomb del ión laseante, el campo del cristal de la estructura huésped y el acoplamiento electrón.-fonon permitiendo la absorción y emisión de banda ancha.
•Por lo tanto, la ganancia en láseres vibrónicos depende de las transiciones entre el acoplamiento vibracional y los estados electrónicos
Un fotón es emitido o absorbido con cada transición electrónica.
Continuación…
CONFIGURACIONESCONFIGURACIONES
CAVIDAD COMPENSADA ASTIGMATICAMENTE
El cristal esta en el rango de 2 a 10 mm
de longitud
Las caras externas del cristal se colocan al ángulo de Brewster
Filtro birrefringente, rotar para la sintonización
Este incluye dos prismas para la compensación intracavidad de dispersión y utiliza una lente Kerr en Mode - Locking (KLM)
Ajustes extremadamente precisos, alineación de los espejos y dimensiones de la cavidad son esenciales para mantener una salida estable en mode - locked
de este láser.
VERSION MODIFICADA
FUTURO O RETO?FUTURO O RETO?
Miniaturizar el láser Ti: zafiro.Miniaturizar el láser Ti: zafiro.
• Deposición de una cinta de óxido de Titanio, de 0.27 μm de alto y 3 μm ancho sobre la superficie de una oblea de Zafiro.
• Introducción local de Ti3+ para formar el medio de ganancia y una guía de onda óptica.
•La salida del láser debe ser compatible con la tecnología de fibra óptica
APLICACIONESAPLICACIONES
Aplicaciones en la medicina.Aplicaciones en la medicina.
Cirugía Keratectomía fotorefractiva (PRK), Cirugía Keratectomía fotorefractiva (PRK),
LIDAR remoto para mediciones de vapor de agua, presión y temperatura LIDAR remoto para mediciones de vapor de agua, presión y temperatura
Ámbito de la investigación, particularmente en espectroscopiaÁmbito de la investigación, particularmente en espectroscopia
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
El Ti: Zafiro es un material láser muy eficiente y El Ti: Zafiro es un material láser muy eficiente y ampliamente sintonizable. El rango de ampliamente sintonizable. El rango de sintonización cubre casi por completo la banda de sintonización cubre casi por completo la banda de fluorescencia de los 680 nm a los 1100 nm. fluorescencia de los 680 nm a los 1100 nm.
Niveles de potencia del orden de Terawatts. Niveles de potencia del orden de Terawatts. Pulsos de femtosegundos (10Pulsos de femtosegundos (10-15-15 seg). A las seg). A las longitudes de onda de 760-840 nm.longitudes de onda de 760-840 nm.