LASER DE TITANIO: ZAFIRO

Presentación del tema: "LASER DE TITANIO: ZAFIRO"— Transcripción de la presentación:

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

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

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

4 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

5 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%

6 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

7 DIAGRAMA DE NIVELES Bandas de emisión y absorción del ión 3d1 Ti3+
Nivel 2T2 es el estado fundamental Nivel 2E es el estado excitado

8 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

9 CONTINUACION… Propiedades ópticas Acción láser 4-Level Vibronic
Acción láser 4-Level Vibronic Constantes de estructura a = 4.748, c = Tiempo de vida de fluorescencia 3.2 μs (T = 300 K) Rango sintonizable nm Rango de absorción nm Emisión pico 795 nm Absorción pico 488 nm

10 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 mW Longitud de pulso en picosegundos y femtosegundos, 20 a 200 fs

11 LASER DE ESTADO SÓLIDO SINTONIZABLE

12 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.

13 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

14 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.

15 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.

16 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

17 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 nm.