Varillas láser: dopadas con iterbio
Yb:YAG
El ion Yb3+ muestra un defecto cuántico poco significativo y un sistema de casi tres niveles con una vida útil prolongada del nivel de láser superior, lo que es importante para la acumulación de energía en los láseres con conmutación Q.
La amplia banda luminiscente de Yb3+ es beneficiosa para la generación de pulsos de subpicosegundos. La vida útil prolongada del almacenamiento de energía, la banda de absorción amplia a 940 nm y un defecto cuántico muy poco significativo hacen del cristal Yb:YAG un candidato superior para los láseres de alta potencia bombeados por diodo.
| Características del material | |
|---|---|
| Estructura del cristal | cúbica - la3d |
| Longitud de onda de emisión | 1030 nm |
| Bandas de bombeo | 941 nm, 969 nm |
| Índice de refracción a 632 nm | 1,83 |
| Sección transversal de absorción a 940 nm | 8,2 x 10-21 cm2 |
| Sección transversal de emisión a 2013 nm | 2,1 x 10-20 cm2 |
| Diseño | |
| Diámetros de la varilla o el disco | 2 – 80 mm |
| Longitud de la varilla o grosor del disco | 0,1 - 100 mm |
| Concentración de dopaje | 1 – 10 % at. |
| Pulido | Superficie abarrilada con esmerilado fino o pulida. Con extremos perpendiculares o en cuña. Pulido de acuerdo con los estándares DIN y MIL. |
| Recubrimientos | De alta reflectancia, acopladores de salida o recubrimiento antirreflectante basados en HfO2 |
Ejemplo de aplicación: Láser de microchip Yb: YAG-Cr:YAG con conmutación Q
| El umbral de potencia de bombeo del láser de microchip Yb:YAG/Cr:YAG resultó ser de 3,3 W. Gracias a la potencia de bombeo aumentada, la potencia de salida media y el índice de repetición del pulsos generados también aumentaron hasta 1 W y 13,6 kHz, respectivamente, para la potencia de bombeo de 9,3 W. La potencia de salida máxima se alcanzó sin inversión térmica observables. | |
| La eficiencia diferencial del láser respecto a la potencia de bombeo incidente era ≈ 17 %. El anchura media del pulso era de 1,58 ± 0,04 ns. La energía de pulsación máxima y el valor de potencia máxima fueron de 73,8 ± 0,7 µJ y 46,0 ± 0,8 kW, respectivamente. |
Yb:LuAG
Yb:LuAG es un material láser dopado con Yb muy prometedor. Las propiedades mecánicas y ópticas del LuAG son muy similares a las del cristal YAG. Gracias al peso atómico y al tamaño iónico similares de los iones de Yb3+ de dopaje y los iones en red de Lu3+ sustituidos, la concentración de dopaje tiene una baja influencia en los modos de vibración en red de LuAG, lo que permite obtener un cristal de láser de Yb:LuAG de gran dopaje sin una influencia significativa en la conductividad térmica de este material.
| Características del material | |
|---|---|
| Estructura del cristal | cúbica - la3d |
| Longitud de onda de emisión | 1031 nm |
| Bandas de bombeo | 940 nm, 968 nm |
| Índice de refracción a 632 nm | 1,84 |
| Sección transversal de absorción a 938 nm | 7,2 x 10-21 cm2 |
| Sección transversal de emisión a 2031 nm | 2,6 x 10-20 cm2 |
| Diseño | |
| Diámetros de varilla y disco | 2 – 20 mm |
| Espesor del disco o longitud de la varilla | 0,1 – 100 mm |
| Concentración de dopaje | 1 % - 10 % at. |
| Pulido | Superficie abarrilada con esmerilado fino o pulida. Con extremos perpendiculares o en cuña. Pulido de acuerdo con los estándares DIN y MIL. |
| Recubrimientos | De alta reflectancia, acopladores de salida o recubrimiento antirreflectante basados en HfO2 |
1 K. Beil, S. T. Fredrich-Thornton, R. Peters, K. Petermann y G. Huber, “Yb-doped thin-disk laser materials: A comparison between Yb:LuAG and Yb:YAG,” en Advanced Solid-State Photonics 2009 Technical Digest, formato CD-ROM, WB28, OSA, 2009.
