LASER DE TITANIO: ZAFIRO PRESENTA: MISAEL SANTIAGO BERNAL FISICA DE LASERES, 2004 (Ti +3:Al2 O3)

CONTENIDO INTRODUCCIÓN EMISIÓN-ABSORCIÓN COMPOSICIÓN QUÍMICA LASER SINTONIZABLE CONFIGURACIONES APLICACIONES CONCLUSIONES

EL LASER : TITANIO - ZAFIRO **** DE ESTADO SÓLIDO Luz monocromática Concentrada Coherente **** DE ESTADO SÓLIDO LÁSER VIBRONICO Particularmente intensa

ESPECTRO DE EMISION-ABSORCIÓN La banda de absorción esta centrada en 490 nm Laseo: longitudes 675 nm 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. El espectro de fluorescencia va desde los 600 a los 1050 nm

COMPOSICIÓN QUÍMICA Ión (Ti+3) (Al2O3) Ti:Al2O3 CRISTALES DE TI: ZAFIRO La cantidad de iones de Ti dentro del material huésped, es de alrededor del 0.1%

DIAGRAMA DE NIVELES El tiempo de relajación debe ser rápido entre el nivel terminal y el nivel fundamental comparado con el tiempo de vida de fluorescencia 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

CONTINUACION… Propiedades ópticas Acción láser 4-Level Vibronic   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

Por lo que se dice que… La potencia de bombeo es de 3 a 10 W. Disponibilidad en CW y pulsados. La potencia típica de salida a 800 nm es de 150 a 1000 mW Longitud de pulso en picosegundos y femtosegundos, 20 a 200 fs

LASER DE ESTADO SÓLIDO SINTONIZABLE

Continuación… 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.

CONFIGURACIONES CAVIDAD COMPENSADA ASTIGMATICAMENTE El cristal esta en el rango de 2 a 10 mm de longitud Filtro birrefringente, rotar para la sintonización Las caras externas del cristal se colocan al ángulo de Brewster

VERSION MODIFICADA 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.

FUTURO O RETO? Miniaturizar el láser Ti: zafiro. La salida del láser debe ser compatible con la tecnología de fibra óptica Introducción local de Ti3+ para formar el medio de ganancia y una guía de onda óptica. 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.

APLICACIONES Aplicaciones en la medicina. Cirugía Keratectomía fotorefractiva (PRK), LIDAR remoto para mediciones de vapor de agua, presión y temperatura Ámbito de la investigación, particularmente en espectroscopia

CONCLUSIONES El Ti: Zafiro es un material láser muy eficiente y ampliamente sintonizable. El rango de sintonización cubre casi por completo la banda de fluorescencia de los 680 nm a los 1100 nm. Niveles de potencia del orden de Terawatts. Pulsos de femtosegundos (10-15 seg). A las longitudes de onda de 760-840 nm.