I tipi di laser sintonizzabili

I tipi dilaser sintonizzabile

L'applicazione dei laser sintonizzabili può essere generalmente divisa in due categorie principali: una è quando i laser a lunghezza d'onda fissa a linea singola o multilinea non possono fornire una o più lunghezze d'onda discrete richieste; un'altra categoria riguarda situazioni in cuilaserla lunghezza d'onda deve essere continuamente regolata durante esperimenti o test, come la spettroscopia e gli esperimenti di rilevamento della pompa.

Molti tipi di laser sintonizzabili possono generare uscite a impulsi sintonizzabili a onda continua (CW), nanosecondi, picosecondi o femtosecondi. Le caratteristiche di uscita sono determinate dal mezzo di guadagno laser utilizzato. Un requisito fondamentale per i laser sintonizzabili è che possano emettere raggi laser su un'ampia gamma di lunghezze d'onda. È possibile utilizzare componenti ottici speciali per selezionare lunghezze d'onda o bande di lunghezze d'onda specifiche dalle bande di emissione dilaser sintonizzabiliQui vi presenteremo diversi laser sintonizzabili comuni

Laser a onda stazionaria CW sintonizzabile

Concettualmente, ilLaser CW sintonizzabileè l'architettura laser più semplice. Questo laser include uno specchio ad alta riflettività, un mezzo di guadagno e uno specchio di accoppiamento di uscita (vedere Figura 1) e può fornire un'uscita CW utilizzando vari mezzi di guadagno laser. Per ottenere la sintonizzabilità, è necessario selezionare un mezzo di guadagno in grado di coprire l'intervallo di lunghezze d'onda target.

2. Laser ad anello CW sintonizzabile

I laser ad anello sono stati a lungo utilizzati per ottenere un'uscita CW sintonizzabile attraverso un singolo modo longitudinale, con una larghezza di banda spettrale nell'intervallo dei kilohertz. Analogamente ai laser a onda stazionaria, anche i laser ad anello sintonizzabili possono utilizzare coloranti e zaffiro-titanio come mezzo di guadagno. I coloranti possono fornire una larghezza di linea estremamente ridotta, inferiore a 100 kHz, mentre lo zaffiro-titanio offre una larghezza di linea inferiore a 30 kHz. L'intervallo di sintonizzazione del laser a colorante è compreso tra 550 e 760 nm, mentre quello del laser a zaffiro-titanio è compreso tra 680 e 1035 nm. Le uscite di entrambi i tipi di laser possono essere raddoppiate in frequenza nella banda UV.

3. Laser quasi continuo con modalità bloccata

Per molte applicazioni, definire con precisione le caratteristiche temporali dell'uscita laser è più importante che definire con precisione l'energia. Infatti, per ottenere impulsi ottici brevi è necessaria una configurazione della cavità con molti modi longitudinali risonanti simultaneamente. Quando questi modi longitudinali ciclici hanno una relazione di fase fissa all'interno della cavità laser, il laser sarà bloccato in modo. Ciò consentirà a un singolo impulso di oscillare all'interno della cavità, con il suo periodo definito dalla lunghezza della cavità laser. Il bloccaggio attivo dei modi può essere ottenuto utilizzando unmodulatore acusto-ottico(AOM), o bloccaggio passivo della modalità, può essere realizzato tramite una lente Kerr.

4. Laser a itterbio ultraveloce

Sebbene i laser in titanio e zaffiro abbiano una vasta applicabilità, alcuni esperimenti di imaging biologico richiedono lunghezze d'onda maggiori. Un tipico processo di assorbimento a due fotoni viene eccitato da fotoni con una lunghezza d'onda di 900 nm. Poiché lunghezze d'onda maggiori comportano una minore dispersione, lunghezze d'onda di eccitazione maggiori possono guidare in modo più efficace esperimenti biologici che richiedono una maggiore profondità di imaging.

Oggigiorno, i laser sintonizzabili sono stati applicati in molti campi importanti, dalla ricerca scientifica di base alla produzione di laser e alle scienze della vita e della salute. La gamma di tecnologie attualmente disponibili è molto ampia, a partire da semplici sistemi sintonizzabili in onda continua (CW), la cui stretta larghezza di linea può essere utilizzata per esperimenti di spettroscopia ad alta risoluzione, cattura molecolare e atomica e ottica quantistica, fornendo informazioni chiave per i ricercatori moderni. I produttori di laser odierni offrono soluzioni complete, fornendo un'uscita laser che si estende oltre 300 nm nell'intervallo di energia dei nanojoule. Sistemi più complessi coprono un intervallo spettrale impressionante, da 200 a 20.000 nm, nell'intervallo di energia dei microjoule e dei millijoule.