Presentaci

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Física de Láseres
Láseres de Aislantes
Alumno Gabriel A. Añorve Zeferino Profesor Dr.
Carlos G. Treviño Palacios
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CONTENIDO
-Introducción Se describen las 4 partes
constituyentes de todo sistemas láser -Medio
activo -Sistema de Bombeo -Cavidad -Extracción
Parcial
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Características Generales
-Eficiencias de trabajo desde el 1 hasta e
25 -Más numerosos e importantes en aplicaciones
generales -pulsados o continuos -miden desde cm,
hasta m, e incluso del tamaño de un estadio de
fútbol. -Potencias que van desde W hasta
GW -Bombeados ópticamente -Emiten en el IR
principalmente. También en el visible -Luz
polarizada y No-polarizada -Sistema de
enfriamiento -De manejo delicado, tienen altos
riesgos de operación.
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Medio Activo
-Anfitrión y especies activadoras
aislante-dopante Activadores -cristal óxido,
fluoruro -vidrio silicato, fosfato,
calciginato -ocasionalmente se utilizan polímeros
Anfitrión (concentración típicas son del
0.05) -tierras raras Nd3,Er3,Yb3 -metales de
transición Cr3,Ti3 -ocasionalmente la ausencia
de un ión centros de color
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Medios Activos y Longitud de Onda en la que Emiten
Además de estos sistemas no exísten muchos más
que sean ampliamente utilizados comercialmente o
en aplicaciones La mayoría emiten en el
infrarrojo, a menos que se les multiplique la
frecuencia.
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El Dúo Dinámico
-El láser de rubí primer sistema láser. Theodore
H. Maiman 1960, Hughs Research Laboratories. 3
Niveles -El láser de NdYAG es el SSL más
utilizado, se espera que para este año abarque el
75 del mercado en aplicaciones de procesado de
materiales. 4 Niveles. J.E. Geusic 1964, Bell
Labs -Aunque en el futuro puede ser desplazado
por el de NdYVO4 que al parecer tienen mejores
propiedades
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Comparación con Otros Láseres
Donde se nota que los SSL tienen   -secciones
eficaces mucho más pequeñas -tiempos de vida
mucho más largos -intensidades de saturación
mucho más elevadas -defectos cuánticos
significativamente más pequeños -espectro de
ganancia mucho más grande -el tiempo de vida
atómico es mucho mayor que el tiempo de vida en
la cavidad -densidades numéricas mucho más
elevadas
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BOMBEO
La mayoría utiliza un bombeo óptico -Lámpara de
centelleo (flashlamps) de Xe -Lámparas de arco
continuo -Arreglos de Láseres de Diodo
(DPSS) -Lámparas de Halógenos -Luz Solar!
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Lámparas de Centelleo de Xe
-Distintas configuraciones Miden desde 1in hasta
varios metros -Tubo de cuarzo sellado.
Electrodos. Gas a presiones de 300-400
torr. -Necesitan sistema de enfriamiento -Láseres
pulsados.
Se utilizan cuando se requieren láseres de ALTA
POTENCIA (gtMW)
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Lámparas de arco continuo
-Se utilizan en láseres de CW -Se necesitan
remover varios KW de calor residual -Están siendo
rápidamento por los arreglos de diodos láser como
método de bombeo.
Sol
-Eficiencia baja -Alimentación gratis.
? -Tecnología en desarrollo, cara y no puede
competir
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DIODOS LÁSER
-Son más eficientes (casi 10 veces más) -No
tienen problemas tan graves de disipación
de Calor -Se puede diseñar el bombeo -baratos
(10USD/W) -compactos, operan a 115VAC
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NdYAG
Sistema de 4 niveles
El bombeo se realiza a 808nm, se obtiene emisión
láser no polarizada a 1064nm (IR).
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CAVIDAD RESONANTE
-Desde varios centímetros hasta varios varios
metros
-Fabry-Perot Contiene -medio activo -espejos
-lámparas de bombeo -sistema de
enfriamiento -cavidad reflectoras de
bombeo -sistema de conmutación Q -cristales
multiplicadores de frecuencia -OPO, etc.
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ESPEJOS
-HR materiales dieléctricos, con cubierta
metálica, reflectores de esquina o media esquina
-OC (Output Coupler) por lo regular se utilizan
espejos dieléctricos o de óptica resonante, es
decir un etalón. -Sustrato BK7 -Tienden a ser
muy planos y grandes pueden no tener problemas
de alineación detallada -Se concentra mucho calor
en ellos -Pueden ser externos o estar en los
extremos del medio activo -Umbral de daño 1
J/cm2 a 1064nm, 10ns, 10Hz
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-HR gt99.8 _at_ 1604, 1053 y 1047nm -OCR50, 60,
70, 80, 90, 94 o 98) -35-50 USD (D25.4mm,
t6.35mm)
La energía de salida depende de la reflectividad
del OC
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Conmutación-Q
-Mecánica (rubí3ms), pasiva y optoelectrónica(Nd
YAG230us) -MW hasta GW, ns, ps, lt -pulsados y
CW-gt pulsados-gtkWz -Si la cavidad no está
perfectamente alineada y se utiliza conmutación Q
se puede dañar el láser
MULTIPLICADORES DE FRECUENCIA
-SHG, THG, QHG -KTP (KTiOPO4 )
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OSCILADORES PARAMÉTRICOS ÓPTICOS
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN -gas-líquido,
pequeños-grandes, baja potencia-alta
potencia -aire, nitrógeno, agua, glicol
etileno -líquido cavidad inundada, y sistema con
revestimientos -menor temperatura mayor
eficiencia, pero -Evitar temperaturas muy bajas
para evadir la condensación
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APLICACIONES
Industriales -Procesamiento de materiales
perforar, marcar, cortar, soldar, trazar. NdYAG
100-400W, pulsos de 0.5 a 8ms
Militares Designación de blancos, componentes de
telemetría, sensores remotos, iniciación de
artillería, radares láser. ErVidrio Láseres
pirotécnicos NdVidrio, YbVidrio
Estéticas Remoción de tatuajes
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Aplicaciones Médicas
Cirugías, ablaciones y evaporaciones,
coaguladores. NdYAG 60W y HoYAG
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MEDIDAS DE SEGURIDAD
-Con los láseres pulsados la defensa natural del
parpadeo o reflejo de aversión no sirve de nada.
Las longitudes de onda entre el UV y los 1.5
micrómetros del infrarrojo no son seguras para la
visión. Una pequeña fracción de un Joule de
energía puede causar daños irreversibles, incluso
se puede perder la vista -Los láseres dopados
con Nd tienen longitudes de onda en el IR, no hay
protección ni siquiera en CW -Pueden quemar los
tejidos -El bombeo por Xe produce radiación UV
peligrosa para la vista y los tejidos, puede
quemar objetos -Fuentes de poder. Capacitores de
400J, 400 microfaradios a 2,000V
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(No Transcript)