I tipi di laser sintonizzabili

I tipi dilaser sintonizzabile

L'applicazione dei laser sintonizzabili può essere generalmente suddivisa in due categorie principali: una è quando i laser a lunghezza d'onda fissa a linea singola o multipla non possono fornire la o più lunghezze d'onda discrete richieste; un'altra categoria riguarda le situazioni in cui illaserLa lunghezza d'onda deve essere continuamente regolata durante esperimenti o test, come la spettroscopia e gli esperimenti di pump-detection.

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

2. Laser ad anello CW sintonizzabile

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

3. Laser quasi continuo a blocco di modo

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 di cavità con molte modalità longitudinali che risuonano simultaneamente. Quando queste modalità longitudinali cicliche hanno una relazione di fase fissa all'interno della cavità laser, il laser sarà bloccato in modalità. Ciò consentirà a un singolo impulso di oscillare all'interno della cavità, con il suo periodo definito dalla lunghezza della cavità laser. Il blocco di modalità attivo può essere ottenuto utilizzando unmodulatore acusto-ottico(AOM), o blocco di modo passivo, può essere realizzato tramite una lente di Kerr.

4. Laser ad itterbio ultraveloce

Sebbene i laser a zaffiro di titanio abbiano un'ampia applicazione pratica, 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 implicano una minore diffusione, lunghezze d'onda di eccitazione maggiori possono guidare in modo più efficace esperimenti biologici che richiedono una maggiore profondità di imaging.

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