I LASER. LASER a stato solido a gas chimici e ad eccimeri a coloranti a diodo ad elettroni liberi

I LASERI LASER

LASER

a stato solidoa gaschimici e ad eccimeria colorantia diodoad elettroni liberi

LASER A RUBINOMaiman 1960

LASER A STATO SOLIDO

LASER A RUBINO

Al2O3 + Cr3+ (0.5% in peso)

Cr3+ d3 4F 2G

In un campo ottaedrico4F = 4A2 + 4T1 + 4T2

2G = 2A1 + 2E + 2T1 + 2T2

4T2

4T1

4A2

LASER A ALESSANDRITE

Cr3+ in BeAl2O4

4F = 4A2 + 4T1 + 4T2

4T2 e 4A2 sono allargati per accoppiamento vibronicoTransizioni 4A2

4T2

Laser vibronico 720 - 800 nmLaser a 4 livelli

ZAFFIRO: Al2O3 DROGATO CON Ti3+

d1 2D

In un campo ottaedrico2D = 2T2 + 2E

Laser vibronico 670 - 1100 nm

Nd-YAG

Yttrium

Aluminum

Garnet

Granato di ittrio ed alluminio

Y3Al5O12 + Nd3+

Nd3+ f3

Termini importanti 4F 4I

Raddoppio di frequenza con LBO (LiB3O5) = 532 nm

1064 nm

LASER A GAS

Atomi He-Ne, vapori di Cu

Ioni ioni Ar+

Molecole CO2 N2

Coincidenza tra i livelli di He e Ne

1. He è eccitato mediante pompaggio

2. L’energia è trasferita al Neon.

3. Luce di 632.8 nm (rossa) è emessa per emissione stimolata dal Neon eccitato

LASER He-Ne

LASER A IONI

1. Scarica elettrica ionizza Argon generando Ar+

2. Ar+ è formato in uno stato eccitato

3. Emissione laser di Ar+ eccitato a 488 nm (blue) e 514 nm (verde) e a 72 nm (UV)

• Usato in spettroscopia Raman

LASER A CO2

1. N2 è vibrazionalmente eccitato mediante scarica elettrica

2. Energia è trasferita (livelli in corrispondenza) allo stiramento antisimmetrico 3 di CO2

3. L’azione laser è da 3=1 a 1=1 (stiramento simmetrico) perché 1=1 non è popolato per collisione

• Elevata intensità IR : usata per misure in atmosfera con lungo cammino ottico

• Efficienza 20%

N2

Superradiante337.1 nm = UVStudi di fotochimicaEsperimenti di fotolisiPompaggio di laser a coloranteCARS

LASER A ECCIMERI

ECCIMERI AA*excited dimer

ECCIPLESSI AB*excited complex

Legati solo nello stato eccitato

NeF ArF KrF ArCl KrCl ...

LASER CHIMICI

H2 + F2 HF*

H2 + Cl2 HCl*

CS2 + O2 CO*

DF + CO2 CO2*

LASER A COLORANTI

LASER CON MISCELA DI COLORANTI

LASER A COLORANTI

Giunzione a diodo

LASER A DIODO

LASER A DIODO SEMICONDUTTORE

LASER AD ELETTRONI LIBERI

• Un laser ad elettroni liberi è un laser che prende energia da un fascio di elettroni, non da atomi eccitati

• Funziona accelerando un fascio di elettroni, che vengono fatti oscillare: emissione spontanea di fotoni