Presentando el “alma” de los láseres de estado sólido

Presentando el “alma” de los láseres de estado sólido

Corriente principalláser de estado sólidomateriales

El núcleo de cualquier láser es la sustancia de trabajo del láser, y la sustancia de trabajo de un láser de estado sólido es...láserEs esencialmente sólido. La mayoría de los medios láser de estado sólido están compuestos por matrices cristalinas y átomos o iones dopados con actividad láser, mientras que las matrices amorfas (vidrio) son relativamente poco comunes. Se espera que los últimos avances en la tecnología de preparación de cerámica amplíen significativamente el ámbito de aplicación de los materiales láser de bajo coste y alta calidad, que pueden fabricarse en un tamaño mucho mayor que el de los materiales cristalinos.

Materiales de láser de estado sólido de uso común

Rubí: Su composición química es óxido de aluminio dopado con cromo (Cr:Al₂O₃). Los rubíes artificiales tienen una composición química similar a la de los rubíes de calidad gema, pero son de mayor pureza y calidad. Su color es rosa y su longitud de onda láser es de 694,3 nanómetros.

2. Granate de itrio y aluminio dopado con neodimio (Nd:YAG): Cristal artificial, con una longitud de onda láser de 1064 nanómetros, pertenece al infrarrojo cercano y es completamente invisible e inocuo para la vista. El Nd:YAG es actualmente el material para láseres de estado sólido más utilizado, superando ampliamente al rubí. Esto se debe principalmente a que su umbral láser es más bajo y puede alcanzar una mayor energía de salida con la misma energía de entrada.

3. Vanadato de itrio dopado con neodimio (Nd:YVO₄). Conocido simplemente como "vanadato", se ha convertido en el material predilecto para láseres de estado sólido bombeados por diodos de potencia baja a media (hasta varios vatios) gracias a su gran sección transversal de emisión estimulada, bajo umbral láser y características de salida polarizada. Las longitudes de onda operativas son de 1064 nanómetros y 1340 nanómetros, y tras duplicar la frecuencia, puede generar láseres con longitudes de onda de 532 nanómetros y 670 nanómetros.

4. Vidrio dopado con neodimio (Nd:Glass): Al utilizar vidrio amorfo como matriz, sus propiedades láser son similares a las del Nd:YAG. Su principal desventaja es su conductividad térmica relativamente baja, tan solo una décima parte de la de un cristal, lo que dificulta su enfriamiento en aplicaciones de alta potencia. Sin embargo, su ventaja reside en que puede fabricarse en medios láser con un diámetro superior a 30 cm, lo que permite controlar eficazmente la densidad de energía y evitar daños a los componentes ópticos en el rango de kilojulios.láser pulsado, y que tiene un coste relativamente bajo.

Otros materiales importantes para láseres de estado sólido, dopados con erbio: granate de itrio y aluminio dopado con erbio (Er:YAG, longitud de onda de salida de 2940 nanómetros) y vidrio dopado con erbio (Er:Glass, longitud de onda de salida de 1540 nanómetros). Materiales dopados con holmio: granate de itrio y aluminio dopado con holmio (Ho:YAG), fluoruro de litio e itrio dopado con holmio (Ho:YLF) y vidrio dopado con holmio (Ho:glass, longitud de onda de salida de 2000 a 2100 nanómetros). Materiales dopados con tulio: incluyendo granate de itrio y aluminio dopado con tulio (Tm:YAG), granate de lutecio y aluminio dopado con tulio (Tm:LuAG) y fluoruro de litio e itrio dopado con tulio-holmio (Tm,Ho:YLF, longitud de onda de salida de 2000 a 2030 nanómetros). Materiales dopados con iterbio: como tungstato de gadolinio y potasio dopado con iterbio (Yb:KGW, longitud de onda de salida de 1025 a 1045 nanómetros). Alejandrita (longitud de onda de salida de 655 a 815 nanómetros). Zafiro dopado con titanio (Ti:Zafiro, longitud de onda de salida de 840 a 1100 nanómetros).