Laser iônico - Ion laser

1 mW Uniphase HeNe na plataforma de alinhamento (esquerda) e 2 W Lexel 88 argônio-íon laser (centro) com fonte de alimentação (direita). Na parte traseira estão mangueiras para resfriamento de água .

Um laser de iões é um laser de gás que utiliza um ionizada gás como o seu material gerador. Como outros lasers de gás, os lasers de íons apresentam uma cavidade selada contendo o meio do laser e espelhos formando um ressonador Fabry-Pérot . Ao contrário dos lasers de hélio-néon , as transições do nível de energia que contribuem para a ação do laser vêm dos íons . Por causa da grande quantidade de energia necessária para excitar as transições iônicas usadas nos lasers de íons, a corrente necessária é muito maior e, como resultado, todos, exceto os menores lasers de íons, são resfriados com água . Um pequeno laser iônico resfriado a ar pode produzir, por exemplo, 130 miliwatts de luz de saída com uma corrente de tubo de cerca de 10 amperes e uma voltagem de 105 volts. Como um ampere vezes um volt é um watt, esta é uma entrada de energia elétrica de cerca de um quilowatt. Subtraindo a saída de luz (desejável) de 130 mW da entrada de energia, isso deixa a grande quantidade de calor residual de quase um kW. Isso deve ser dissipado pelo sistema de resfriamento. Em outras palavras, a eficiência energética é muito baixa.

Tipos

Laser de criptônio

Um laser de criptônio é um laser de íons que usa íons do criptônio de gás nobre como meio de ganho . O bombeamento do laser é feito por uma descarga elétrica . Os lasers de criptônio são amplamente usados ​​em pesquisas científicas e, em usos comerciais, quando o criptônio é misturado ao argônio, ele cria um laser de "luz branca", útil para shows de luz laser. Os lasers de criptônio também são usados ​​na medicina (por exemplo, para coagulação da retina ), na fabricação de hologramas de segurança e em vários outros fins.

Os lasers de criptônio podem emitir luz visível perto de vários comprimentos de onda diferentes, comumente 406,7 nm, 413,1 nm, 415,4 nm, 468,0 nm, 476,2 nm, 482,5 nm, 520,8 nm, 530,9 nm, 568,2 nm, 647,1 nm e 676,4 nm.

Laser de argônio

Este laser de íon de argônio emite luz azul-esverdeada em 488 e 514 nm

O laser de íons de argônio foi inventado em 1964 por William Bridges na Hughes Aircraft Company e faz parte da família dos lasers de íons que usam um gás nobre como meio ativo.

Os lasers de íon de argônio são usados ​​para fototerapia retinal (para o tratamento de diabetes ), litografia e bombeamento de outros lasers. Lasers de íon de argônio emitem em 13 comprimentos de onda através do espectro visível e ultravioleta, incluindo: 351,1 nm, 363,8 nm, 454,6 nm, 457,9 nm, 465,8 nm, 476,5 nm, 488,0 nm, 496,5 nm, 501,7 nm, 514,5 nm, 528,7 nm, e 1092,3 nm. No entanto, os comprimentos de onda mais comumente usados ​​estão na região azul-esverdeada do espectro visível. Esses comprimentos de onda têm potencial para uso em comunicações subaquáticas porque a água do mar é bastante transparente nessa faixa de comprimentos de onda.

Um feixe de laser de argônio consistindo em várias cores (comprimentos de onda) atinge uma grade de difração de silício e é separado em vários feixes, um para cada comprimento de onda (da esquerda para a direita): 458 nm, 476 nm, 488 nm, 497 nm, 502 nm, e 515 nm

Os lasers comuns de argônio e criptônio são capazes de emitir uma saída de onda contínua (CW) de vários miliwatts a dezenas de watts. Seus tubos são geralmente feitos de sinos de níquel, selos kovar metal-cerâmicos, cerâmicas de óxido de berílio ou discos de tungstênio montados em um dissipador de calor de cobre em um revestimento de cerâmica. Os primeiros tubos eram de quartzo simples, seguidos por quartzo com discos de grafite. Em comparação com os lasers de hélio-neon , que requerem apenas alguns miliamperes de corrente de entrada, a corrente usada para bombear o laser de argônio é de vários amperes, já que o gás precisa ser ionizado. O tubo de laser iônico produz muito calor residual e tais lasers requerem resfriamento ativo.

O plasma de laser iônico de gás nobre típico consiste em uma descarga brilhante de alta densidade de corrente em um gás nobre na presença de um campo magnético. As condições típicas de plasma de onda contínua são densidades de corrente de 100 a 2000 A / cm 2 , diâmetros de tubo de 1,0 a 10 mm, pressões de enchimento de 0,1 a 1,0 Torr (0,0019 a 0,019 psi) e um campo magnético axial da ordem de 1000 gauss.

William R. Bennett , um co-inventor do primeiro laser de gás (o laser hélio-néon), foi o primeiro a observar os efeitos de queima de orifícios espectrais em lasers de gás e criou a teoria dos efeitos de "queima de orifícios" na oscilação do laser. Ele foi co-descobridor de lasers usando excitação de impacto de elétrons em cada um dos gases nobres, transferência de excitação dissociativa no laser de oxigênio neon (o primeiro laser químico ) e excitação de colisão em vários lasers de vapor de metal.

Outros tipos disponíveis comercialmente

  • Ar / Kr: uma mistura de argônio e criptônio pode resultar em um laser com comprimentos de onda de saída que aparecem como luz branca.
  • Hélio-cádmio: emissão de laser azul em 442 nm e ultravioleta em 325 nm.
  • Vapor de cobre: ​​emissão amarela e verde em 578 nm e 510 nm.

Experimental

Formulários

Veja também

Referências