INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFISICA OPTICA Y

ELECTRONICA

Curso de Física de láseres

LASERES DE COLORANTES

ALONSO TORIZ CRUZ

CORDINACION DE OPTICA

INTRODUCCION

MOLECULAS ORGANICAS

MECANISMO DE EXCITACIÓN

SISTEMAS LASERES DE COLORANTES

APLICACIONES

CONCLUSIONES

INTRODUCCION

Este tipo de laseres entraron a la escena cuando existian ya cientos de materiales aunque este fue el primero en tener una salida sintonizable

Las primeras especulaciones sobre el uso de componentes organicos fueron de Rautian y Sobel´Mann en 1961

En un laser de colorante se tiene una salida sintonizable sobre un ancho espectro que puede ir del cercano UV hasta el cercano IR

Los laseres de colorante emplean como medio activo un tinte organico disueto en un solvente que puede ser Agua, Alcohol. Si se cambia la composición quimica del tinte se puede sintonizar una longitud de onda, la mayoría de estas suspensiones son toxicas.

MOLECULAS ORGANICAS

Hidrocarburos

a)Saturados

b)No saturados

Polimetanos 700-1500nm

Xantano 500-700nm

Comarina 400-500nm

Escintalor 320-400nm

COLORANTES

Rojo acridina EtOH

600-630nm Rodamina 6G EtOH, H2O

570-610nmRodamina B EtOH, MeOH

605-635nmNa-Flourescina EtOH, H2O 530-560nm

Hidroxi-comarina H2O450-470nm

NIVELES DE ENERGIA EN MOLECULAS DE TINTES ORGANICAS

Moleculas organicas contienen enlaces multiples, y como concesuencia tienes niveles multiples (primarios y terciarios).

ESPECTRO DE EMISION-ABSORCION

Decaimiento de estados vibracionales y rotacionales es del orden;

segundos

1312 1010

Rodamina 6G ESTADO PRIMARIO

Onda continua

Sistemas pulsados ML

Rangos de longitudes de onda de estructuras de laser de colorante

Longitud de onda (nm)

PROCESO DE EXCITACIÓN EN MOLECULAS ORGANICAS

Estado S anti-paralelo al spin

Estado T paralelo al spinTiempos de decaimiento al estado base van de 1 a 5ns

ESTRUCTURAS DE LASERES DE COLORANTE

Laseres de colorante pulsados

• Laser bombeado por un laser, como Nd:YAG ó Excimero.

• Laser bombeado por una lampara.

Operación:

• Laser de onda continua

• Laser en modo de amarre

ESTRUCTURAS DE LASERES DE COLORANTELASER DE COLORANTE PULSADO SINTONIZABLE

Espectro de emision que va de 190nm a 4.5μm

Fuente de bombeo; un laser con submultiplos triples o dobles de Nd:YAG ó Excimero

LASER DE COLORANTE PULSADO BOMBEADO POR UNA LAMPARA

Energia de 5J, y ancho del pulso de 10μs Pp=3MW a la salida.

La potencia pico de entrada de 1000J, con frecuencias de repetición de 0.5Hz usando tinte Rh6G a sintonizado a 585nm.

LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE

Laser bombeado por láser de Iones de Argón (CW)

LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE

Esquema de una cavidad de anillo

LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE

Esquema de una cavidad de anillo mas sofisticada

LASER EN MODO DE AMARRE

Arreglo de un laser en modo de amarre

Dimensiones de la cavidad criticas para producir los pulsos mas cortos

Pulsos ultra-rapidos del orden de 6fs con rejillas de dispersion

APLICACIONES DE LOS LASERES DE COLORANTE

ESPECTROSCOPIA

• Fotoquimica

•Isotopos Ur

DETENER ATOMOS A VELOCIDADES NUNCA ANTES LOGRADASDINAMICA DE ESTADOS EXCITADOS EN SEMICONDUCTORESAPLICACIONES MEDICAS

CONCLUSIONES

Laser sintonizable a lo largo del N-IR y el N-UV

Emision(sintonia) dependiente de el tinte utilizado

Es posible que se generen pulsos ultracortos de hasta 3fs

Potencias mayores de 1GW por pulso

Potencias mayores de 2W CW

Bombeo puramente optico

Espectro de emision muy angosto ML