Un láser de iones es un láser de gas que utiliza un gas ionizado como medio láser. [1] Al igual que otros láseres de gas, los láseres de iones presentan una cavidad sellada que contiene el medio láser y espejos que forman un resonador Fabry-Pérot . A diferencia de los láseres de helio-neón , las transiciones de niveles de energía que contribuyen a la acción del láser provienen de iones . Debido a la gran cantidad de energía necesaria para excitar las transiciones iónicas utilizadas en los láseres de iones, la corriente requerida es mucho mayor y, como resultado, casi todos, excepto los láseres de iones más pequeños, están refrigerados por agua . Un pequeño láser de iones enfriado por aire podría producir, por ejemplo, 130 milivatios de luz de salida con una corriente de tubo de unos 10 amperios y un voltaje de 105 voltios. Dado que un amperio por un voltio es un vatio, esta es una entrada de energía eléctrica de aproximadamente un kilovatio. Restando la potencia luminosa (deseable) de 130 mW de la potencia absorbida, queda una gran cantidad de calor residual de casi un kW. Esto tiene que ser disipado por el sistema de refrigeración. En otras palabras, la eficiencia energética es muy baja.
Un láser de criptón es un láser de iones que utiliza iones del gas noble criptón como medio de ganancia . El bombeo del láser se realiza mediante una descarga eléctrica . Los láseres de criptón se utilizan ampliamente en la investigación científica y en usos comerciales, cuando el criptón se mezcla con argón, se crea un láser de "luz blanca", útil para espectáculos de luz láser. Los láseres de criptón también se utilizan en medicina (p. ej. para la coagulación de la retina ), para la fabricación de hologramas de seguridad y para muchos otros fines.
Los láseres de criptón pueden emitir luz visible cerca de varias longitudes de onda diferentes, comúnmente 406,7 nm, 413,1 nm, 415,4 nm, 468,0 nm, 476,2 nm, 482,5 nm, 520,8 nm, 530,9 nm, 568,2 nm, 647,1 nm y 67 6,4 millas náuticas.
El láser de iones de argón fue inventado en 1964 por William Bridges en Hughes Aircraft Company [2] y pertenece a la familia de láseres de iones que utilizan un gas noble como medio activo.
Los láseres de iones de argón se utilizan para la fototerapia de retina (para el tratamiento de la diabetes ), la litografía y el bombeo de otros láseres. Los láseres de iones de argón emiten en 13 longitudes de onda a través de los espectros visible y ultravioleta, que incluyen: 351,1 nm, 363,8 nm, 454,6 nm, 457,9 nm, 465,8 nm, 476,5 nm, 488,0 nm, 496,5 nm, 501,7 nm, 514,5 , 528,7 millas náuticas, y 1092,3 nm. [3] Sin embargo, las longitudes de onda más utilizadas se encuentran en la región azul-verde del espectro visible. Estas longitudes de onda tienen potencial para su uso en comunicaciones submarinas porque el agua de mar es bastante transparente en este rango de longitudes de onda.
Los láseres comunes de argón y criptón son capaces de emitir una salida de onda continua (CW) de varios milivatios a decenas de vatios. Sus tubos suelen estar hechos de campanas de níquel, sellos de metal-cerámica kovar , cerámicas de óxido de berilio o discos de tungsteno montados sobre un disipador de calor de cobre en un revestimiento cerámico. Los primeros tubos eran de cuarzo simple, seguidos por cuarzo con discos de grafito. En comparación con los láseres de helio-neón , que requieren sólo unos pocos miliamperios de corriente de entrada, la corriente utilizada para bombear el láser de argón es de varios amperios, ya que el gas debe ionizarse. El tubo láser de iones produce mucho calor residual y dichos láseres requieren un enfriamiento activo.
El típico plasma de láser de iones de gas noble consiste en una descarga luminosa de alta densidad de corriente en un gas noble en presencia de un campo magnético. Las condiciones típicas del plasma de onda continua son densidades de corriente de 100 a 2000 A/cm2 , diámetros de tubo de 1,0 a 10 mm, presiones de llenado de 0,1 a 1,0 Torr (0,0019 a 0,019 psi) y un campo magnético axial del orden de 1000. gauss. [4]
William R. Bennett , coinventor del primer láser de gas (el láser de helio-neón), fue el primero en observar efectos espectrales de quema de agujeros en láseres de gas y creó la teoría de los efectos de "quema de agujeros" en la oscilación del láser. Fue codescubridor de los láseres que utilizan excitación por impacto de electrones en cada uno de los gases nobles, transferencia de excitación disociativa en el láser de neón-oxígeno (el primer láser químico ) y excitación por colisión en varios láseres de vapor de metal.