lÁser de vapor de cobre. descripción general descripción general estructura del láser estructura...

LÁSER DE VAPOR DE LÁSER DE VAPOR DE COBRECOBRE

Descripción generalDescripción general Estructura del láserEstructura del láser Mecanismo de operaciónMecanismo de operación ParámetrosParámetros AplicacionesAplicaciones

DESCRIPCION GRAL.DESCRIPCION GRAL.

El láser de CVL es el mas útil de los El láser de CVL es el mas útil de los láseres de pulsos cortos de vapor de láseres de pulsos cortos de vapor de metal. Este láser requiere de metal. Este láser requiere de excitación eléctrica del vapor del excitación eléctrica del vapor del metal contenidos en una cavidad metal contenidos en una cavidad cilíndrica llena de un gas cilíndrica llena de un gas “amortiguador” de He ó Ne.“amortiguador” de He ó Ne.

El proceso de excitación provee pulsos El proceso de excitación provee pulsos de 10-50 ns con repeticiones de de 10-50 ns con repeticiones de hasta 100 KHz.hasta 100 KHz.

El ancho de banda de ganancia es de El ancho de banda de ganancia es de 2-3 GHz. (doppler). La presión optima 2-3 GHz. (doppler). La presión optima de operación es del orden de 1 torr. de operación es del orden de 1 torr. del vapor de metal a una T=1,500del vapor de metal a una T=1,50000C C y de 40-50 torr. Para el He.y de 40-50 torr. Para el He.

El vapor se crea utilizando barras de El vapor se crea utilizando barras de cobre puro en el tubo de descarga cobre puro en el tubo de descarga que se encuentra al vacío.que se encuentra al vacío.

ESTRUCTURA DEL LASERESTRUCTURA DEL LASER

MECANISMO DE OPERACIONMECANISMO DE OPERACION

Los niveles de energía relevantes Los niveles de energía relevantes incluyen el nivel de estado base(0), el incluyen el nivel de estado base(0), el nivel de resonancia(u) y uno o mas nivel de resonancia(u) y uno o mas niveles intermedios(l), los cuales son niveles intermedios(l), los cuales son “metaestables al decaimiento “metaestables al decaimiento radiativo”.radiativo”.

Cuando una descarga se aplica al tubo Cuando una descarga se aplica al tubo ocurre excitación por colisión de ocurre excitación por colisión de electrones del nivel 0 al u y muy poco electrones del nivel 0 al u y muy poco a los niveles intermedios.a los niveles intermedios.

Para un medio de ganancia (cilíndrica):Para un medio de ganancia (cilíndrica):

21000

0ln

60.1

bNbNF

lol

l

Para la captura tenemos un Para la captura tenemos un ensanchamiento del tipo doppler y el ensanchamiento del tipo doppler y el valor de la sección transversal es:valor de la sección transversal es:

Dlll

l

A

0

20

30

0 162ln

El bombeo al nivel u produce una inv. El bombeo al nivel u produce una inv. de población entre el nivel u y el de población entre el nivel u y el metaestable. La ganancia tiene su fin metaestable. La ganancia tiene su fin generando un pulso cuando hay un generando un pulso cuando hay un bombeo constante y hay decaimiento bombeo constante y hay decaimiento ya sea espontáneo o estimulado del ya sea espontáneo o estimulado del nivel u al nivel l.nivel u al nivel l.

El nivel metaestable debe de El nivel metaestable debe de “vaciarse” antes de volver a repetir “vaciarse” antes de volver a repetir el ciclo de operaciòn y poder generar el ciclo de operaciòn y poder generar el siguiente pulso.el siguiente pulso.

PARAMETROSPARAMETROS

510.5 nm 578.2nm510.5 nm 578.2nm AAulul 2x10 2x1066/seg 1.65x10/seg 1.65x1066/seg/seg

uu 5x10 5x10-7-7seg 6.1x10seg 6.1x10-7-7segseg

ulul 8.6x10 8.6x10-18-18mm22 1.25x10 1.25x10-17-17mm22

ulul 2.3x10 2.3x1099HzHz

NNulul 8x10 8x101717/m/m33

00 5/m 5/m L 1-2mL 1-2m exp(exp(ululNNululL) 1,000-20,000L) 1,000-20,000 Presión 40 torr Ne, 0.1-1.0 torr CuPresión 40 torr Ne, 0.1-1.0 torr Cu Mezcla Ne:Cu de 400:1 a 40:1Mezcla Ne:Cu de 400:1 a 40:1 n (del medio) n (del medio) ≈1.0≈1.0 Bombeo descarga eléctricaBombeo descarga eléctrica Temp. electrón 5 eVTemp. electrón 5 eV

Temp. del gas 1,500Temp. del gas 1,50000CC Modo de operación pulsadoModo de operación pulsado Potencia de salida 1MW/pulsoPotencia de salida 1MW/pulso Repetición (pulso) 20 KHzRepetición (pulso) 20 KHz Modo Modo Multimodo. Multimodo.

Antes

Después