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LASERES DE VAPOR DE METAL OSCAR JAVIER ZAPATA NAVA.

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1 LASERES DE VAPOR DE METAL OSCAR JAVIER ZAPATA NAVA

2 LÁSERES DE VAPOR DE METAL NOMBRE LASER DE GAS El medio activo del láser es un gas a baja presión (unos pocos mili- torr). Excitación de un láser de gas Descarga Eléctrica Bombeo Óptico Descarga Eléctrica

3 Láser de gas Características del Láser : El gas activo se usa mezclado con otros gases. El gas extra ayuda a incrementar el rendimiento de la excitación. La máxima ganancia se obtiene cuando el diámetro del tubo es muy pequeño. Generalmente los láseres de gas operan en modo contínuo.

4 LÁSER DE VAPOR METÁLICO Laseres de vapor metálico neutros Laser de vapor metálico ionizado VAPOR DE METAL

5 LASER DE VAPOR METÁLICO IONIZADO Láser de Helio-Cadmio (He-Cd). Láseres de vapor metalico - El Cadmio es un metal, y la acción láser en el láser de Helio-Cadmio ocurre entre los niveles de energía de los iones de Cadmio, de modo que el medio láser está constituido de un vapor de iones metálicos. Láser de gas ionizado - Las propiedades del láser de Helio-Cadmio son similares a las del láser de Helio-Neon que es un láser de gas de átomos neutros.

6 Láser He-Cd Láser de 4 niveles. 2 niveles de energía metaestables, por encima de los niveles del láser. Longitudes de onda 325 y en el UV y una más intensa de en el azul.

7 Funcionamiento del láser He-Cd Producir la presión de varios militorr de vapor de Cadmio (250ºC). Excitación de los átomos de gas por descarga eléctrica. Reemplazar Cadmio Reserva de Helio Perdidas de 1gr de cadmio(metal), por cada 1000 horas de operación.

8 Características de los láseres de He-Cd: Salida continua Potencia máxima de salida: 150 [mW] en la línea azul, y 50 [mW] en el UV. Longitudes de onda de salida: luz azul [ m], y Ultra-Violeta (UV) [ m]. Rendimiento máximo total: en la línea azul 0.02 %, y en la UV 0.01 %. Anchura espectral: [nm] (alrededor de 5 [GHz]), y longitud de coherencia: alrededor de 10 [cm]. Distancia entre dos modos longitudinales: alrededor de 200 [MHz].

9 Aplicaciones del laser de He-Cd Como las longitudes de onda se encuentran en la región de longitudes de onda cortas, violeta y ultravioleta (UV). Las principa les aplicaciones del láser de He-Cd están en los laboratorios ópticos, para la fabricación de redes holográficas. Impresoras laser. Interferometria. Etc.

10 LASERES DE VAPOR METÁLICO NEUTROS Láser de Vapor de Cobre (CVL) Láser de Vapor de Oro(GVL)

11 Láser de Vapor de Cobre (CVL) Primer láser de vapor de cobre 1966, comercialmente Laser de átomos, ya que el medio activo esta compuesto de átomos de gas neutros. Este láser resultaba atractivo por su relativamente alto rendimiento (superior al 1 %) para láseres en el rango del espectro visible, y la alta potencia del pulso alcanzada.

12 Estructura del láser de vapor de cobre Tubo con ventanas en ambos extremos. Tubo lleno de gas inerte, con una porción de cobre puro. El Tubo debe de ser de Aluminio o Zirconio (resistentes a altas temperaturas) Diametro del tubo debe ser mm, que contenga gas Ne a una presión de torr

13 Funcionamiento del laser de vapor de cobre Temperaturas mayores a 1083°C. Metal de cobre puro. Llenado con gas Ne. Vapor de metal por descarga electrica. Presión de 0.1 torr. Pocos átomos de cobre son ionizados. El vapor se enfria. Reducción en la cantidad de vapor.

14 Niveles de energia del láser de vapor de cobre Laser de 3 niveles Aceleración de los electrónes por pulsos de alto voltaje. Longitudes de onda emitidas: 510 nm(verde) y nm (amarillo)

15 Justificación de su operación pulsada Tiempos de vida de microsegundos. La población de los niveles bajos aumenta. Desaparece la inversión de población. Niveles de energia decaen al estado fundamental. Se forma otro pulso. El tiempo de cada pulso es menor a 100ns

16 Resumen de las propiedades del láser de vapor de cobre. Presión de vapor del Cobre alrededor de 0.1 [Torr]. Temperatura óptima de operación : C 50 0 C. El láser es muy sensible a la pureza del gas activo. El láser opera simultáneamente en dos líneas espectrales (Verde y Amarilla) sin competencia entre ellas (niveles separados). La energía por pulso de la línea verde (510.6 [nm]) depende de la frecuencia del pulso eléctrico aplicado (hecho experimental). La energía por pulso de la línea amarilla (578.2 [nm]) es casi independiente de la frecuencia del pulso eléctrico aplicado (hecho experimental).

17 Los láseres de vapor de cobre tienen una ganancia muy alta, y pueden operar incluso sin una cavidad óptica. En la práctica, uno de los espejos refleja el 100 %, y el otro alrededor del 10 % (puede usarse reflexión de Fresnel sin recubrimiento). La alta temperatura requerida para el proceso láser, se consigue gracias al calentamiento ocasionado por la descarga eléctrica producida en el gas. Es posible conseguir acción láser a bajas temperaturas (400 0 C), usando sales de Cobre como CuCl, pero todavía hay problemas con estos láseres, y están en fase experimental.

18 Aplicaciónes del laser de Vapor de Cobre 1. Fuentes de Bombeo para laseres de colorante, de pulsos cortos. 2. Iluminación de objetos en fotografía de alta velocidad. La salida de un láser de Vapor de Cobre se da en forma de radiación láser visible en pulsos muy cortos, con una frecuencia de pulso muy alta. 3. En la actividad forense: Identificación de huellas dactilares, y trazas de elementos especiales en la escena de un crimen. La radiación láser se usa para iluminar la muestra, y se examina la fluorescencia a altas longitudes de onda. Debido a la elevada potencia de los picos del láser, pueden identificarse trazas residuales que no podrían identificarse usando luz convencional de espectro estrecho.

19 4. Terapia Foto-Dinámica (PDT) 5. Enriquecimiento de Uranio ( U 235 ) Por fotoionización selectiva de U 235 en vapor de Uranio natural. La principal investigación en destilación de Uranio ha sido desarrollada en los Laboratorios Lawrence Livermore en USA. Utilizan láseres de Vapor de Cobre para bombear laseres de Colorante sintonizables a alta potencia. Es posible sintonizar el láser de colorante por ionización de Plutonio(Pu 239 )el cuál se usa en armas nucleares. La máxima potencia media publicada para estos láseres de Vapor de Cobre es 6,000 [W], comparada con los 100 [W] máximos de los láseres disponibles comercialmente.

20 Láseres de Vapor de Oro Estructura y operación similar al láser de vapor de cobre. Se reemplaza el cobre por un alambre de oro puro. Su longitud de onda es 628 nm (rojo) Su principal aplicación es en el tratamiento experimental del cáncer mediante Terapia Fotodinámica.

21 Bibliografía Understanding LASERS JEFF HECHT GAS LASER TECHNOLOGY Douglas C. Sinclair W. Earl Bell

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