Làser d'estat sòlit
Un làser d'estat sòlit és un làser que utilisa un mig actiu sòlit, en contrast a un mig gaseós (és dir, els làsers de gas, inclosos els làsers químics) o a un mig líquit (com en el cas dels làsers de colorant).[1][2]
Mijos actius sòlits
[editar | editar còdic]Els primers en ser usats com a material per als làsers d'estat sòlit varen ser els cristals sintètics de rubí (obtinguts pel procés de Verneuil). Els làsers de rubí produïxen polsos de llum visible a una llongitut d'ona de 694,3 nanómetros (nm), que correspon a un color roig intens. Les llongituts de pols típiques són al voltant d'un milisegon. Este tipo de làsers varen aparéixer per primera volta a principis dels anys 1960, tenint a dia de hui molt poques aplicacions per la seua baixa eficiència energètica. No obstant, encara que és cert que a temperatura ambiente no emeten suficients polsos de llum, a temperatures criogèniques són més eficaces, emetent una estable ralla de polsos.[3]
El fluorur de calcio dopat en urani va ser el segon tipo de làser d'estat sòlit inventat, també en la década de 1960. Va ser el resultat d'un experiment portat a terme en els laboratoris IBM de Yorktown Heights (Nova York), conseguint una emissió de làser de 2,5 µm.[1]
En l'actualitat, els mijos actius més comuns per a un làser d'estat sòlit consistixen d'un material cristalí, és dir, algun tipo de cristal o vidre, al que s'incorpora un element (cridat agent) que servix per a alterar els seus propietats elèctriques i òptiques,[4] com neodimi, cromo, erbi,[5] tuli[6] o iterbio.[7] L'us de terres rares, principalment, es deu a que l'estat excitat dels seus ions no està fortament lligat a les variacions tèrmiques de les seues fonones, o rets cristalines, per lo que els llindars d'este tipo de làsers són alcanzables a baixes intensitat de bombege. En térmens científics, a les rets o estructures cristalines del material es referix com a amfitrions, mentres que els agents aplicats es denominen dopantes, sent l'interacció entre abdós el mig actiu.[4]
Existixen decenes de mijos actius que han permés la generació d'algun tipo de làser, pero solament pocs estan en us per les distintes indústries, per les seues propietats particulars. Provablement, el més comú d'ells és el Nd-YAG — un mig que té d'amfitrió la ret cristalina d'òxit d'itri i alumini (estructura cristalina cúbica), i d'agent dopante el neodimi, formant una varietat de granate. El làser emés té una característica llongitut d'ona de 1064 nm, és dir que s'emet en infrarrojo. Generalment, els cristals dopats en neodimi (Nd:glass) o iterbio, i les ceràmiques, s'usen en molt altes potències (a nivell de teravatios) i altes energies (a nivell de megajulios). Açò ha segut amprat per a conseguir un confinament inercial en rajos múltiples.
Alguns dels làsers d'estat sòlit són ajustables, aplicant tècniques de cavitat òptica que ampren interferómetros, prismes i/o rets de difracció.[8] Els làsers de titani-safir (Tu:sapphs) són dels més usats a este fi, per la seua extensa gama de llongituts d'ona adaptables, entre 660 i 1080 nm. Els làsers d'alejandrita sintètica solament són ajustables entre 700 i 820 nm, pero són més potents (oferixen major rendiment) per la capacitat d'acumulació d'energia de la matèria amfitriona i el seu alt llindar de dany.[9]
Mijos més recents
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Làser de fibra.
Un eixemple de làser d'estat sòlit —encara que a voltes se sol categorizar aparte—, d'aplicacions recents, és el làser de fibra, basat en fibra òptica. Esta fibra, dopada de terres rares, incloses les anteriors mencionades encara que també disprosio, praseodimi i holmi, oferix un mig actiu inherentemente flexible (en això s'assemblen molt als amplificadors òptics, que usen el mateix método encara que sense l'emissió de làser). Esta característica li diferencia substancialment dels mijos sòlits habituals, puix li permet una emissió de làser en un excepcional enfocament i potència, mantinguts a llargues distàncies, i una compacidad (comparat en els làsers sòlits habituals i els làsers de gas) molt favorable a la seua ocupació en una gran varietat d'aplicacions en l'àmbit civil i militar.
Atres làsers que usen mijos tecnològics són els basats en semiconductors, coneguts com diodos làser. Encara que usen un mig actiu en principi sòlit, també se solen considerar una classe a banda per les seues característiques. Els diodos làser són actualment el método preferit com a font de bombeig (injecció d'energia en els mijos actius).
Bombeig
[editar | editar còdic]- Artícul principal → Bombege làser.
Habitualment, els làsers d'estat sòlit són ópticamente bombejats com a método de transferència d'energia al mig actiu. La font d'energia solia ser comunament (i encara s'usa) un arc voltaico, com el que existix en un tubo voltaico o una llàntia d'arc, que emet centelleigs/centellejos de llum concentrada; no obstant, recentment es van amprant cada volta més els diodos làser, en un procés conegut per les seues sigles en anglés – DPSSL (Làser d'estat sòlit bombejat per diodos). Això es deu al seu major eficiència energètica i al fet de que els costs dels semiconductors d'alta potència són cada volta més barats conforme el seu us es vaja fent més comú. S'obtenen per tant làsers d'estat sòlit la font del qual de bombeig també és una emissió làser.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 Bass, Michael (2003). Solid-state lasers : a graduate text, Springer. OCLC 56068600. ISBN 0-387-21765-7.
- ↑ Koechner, Walter (2006). Solid-state laser engineering, 6th rev. and updated ed edició, Springer. OCLC 209962782. ISBN 978-0-387-29094-2.
- ↑ “Continuous solid-state laser operation revealed by BTL” . Astronautics.
- ↑ 4,0 4,1 Powell, Richard C. (1998). Physics of solid-state laser materials, AIP Press/Springer. OCLC 37315336. ISBN 1-56396-658-1.
- ↑ “Resonant pumped erbium-doped waveguide lasers using distributed Bragg reflector cavities” (2016). Optics Letters 41 (6): 1189–1192. doi:. PMID 26977666. Bibcode: 2016OptL...41.1189S.
- ↑ “Ultra-compact and low-threshold thulium microcavity laser monolithically integrated on silicon” (2016). Optics Letters 41 (24): 5708–5711. doi:. PMID 27973495. Bibcode: 2016OptL...41.5708S.
- ↑ Z. El seu, J. D. Bradley, N. Li, E. S. Magden, Purnawirman, D. Coleman, N. Fahrenkopf, C. Baiocco, T. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, D. Vermeulen, and M. R. Watts (2016) "Ultra-Compact CMOS-Compatible Ytterbium Microlaser", Integrated Photonics Research, Silicon and Nanophotonics 2016, IW1A.3.
- ↑ N. P. Barnes, Transition metal solid-state lasers, in Tunable Lasers Handbook, F. J. Duarte (Ed.) (Academic, New York, 1995).
- ↑ Wallenstein, Richard (1993). Solid State Lasers : New Developments and Applications, Springer US. OCLC 840284968. ISBN 978-1-4615-2998-9.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Láser de estado sólido» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.