Oscilador láser de rejilla de prismas múltiples

Los osciladores láser de rejilla de prismas múltiples , ^[1] o los osciladores láser MPG, utilizan la expansión del haz de prismas múltiples para iluminar una rejilla de difracción montada en configuración Littrow o en configuración de incidencia rasante. Originalmente, estos osciladores dispersivos sintonizables de ancho de línea estrecho se introdujeron como osciladores de rejilla de prisma múltiple (MPL), ^{[2] o} cavidades de rejilla híbridas de prisma múltiple de incidencia cercana al pastoreo (HMPGI) , ^{[3] [4] en} tinte orgánico . láseres . Sin embargo, estos diseños fueron adoptados rápidamente para otros tipos de láseres como los láseres de gas , ^{[5] [6]} láseres de diodo , ^{[7] [8]} y más recientemente los láseres de fibra . ^[9]

Oscilador láser sintonizable de ancho de línea estrecho con rejilla de prismas múltiples. ^[10] La rejilla en este oscilador en particular se implementa en configuración Littrow.

Excitación

Los osciladores láser de rejilla de prismas múltiples pueden excitarse eléctricamente, como en el caso de los láseres de gas y semiconductores, ^[11] u ópticamente, como en el caso de los láseres cristalinos y los láseres de colorantes orgánicos. ^[1] En el caso de la excitación óptica, a menudo es necesario adaptar la polarización del láser de excitación a la preferencia de polarización del oscilador de rejilla de múltiples prismas. ^[1] Esto se puede hacer utilizando un rotador de polarización , mejorando así la eficiencia de conversión del láser. ^[11]

Rendimiento del ancho de línea

La teoría de la dispersión de prismas múltiples se aplica para diseñar estos expansores de haz, ya sea en configuración aditiva, sumando o restando así su dispersión a la dispersión de la rejilla, o en configuración compensadora (produciendo dispersión cero en una longitud de onda de diseño), permitiendo así que la rejilla de difracción controlar las características de sintonización de la cavidad del láser. ^[11] En esas condiciones, es decir, dispersión cero del expansor de haz de prismas múltiples, el ancho de línea del láser de un solo paso viene dado por ^{[1] [11]}

${\displaystyle \Delta \lambda \approx \Delta \theta \left(M{\partial \theta \over \partial \lambda }\right)^{-1}}$

donde es la divergencia del haz y M es la magnificación del haz proporcionada por el expansor de haz que multiplica la dispersión angular proporcionada por la rejilla de difracción. En el caso de expansores de haz de prismas múltiples, este factor puede llegar a 100-200. ^{[1] [11]} ${\displaystyle \Delta \theta }$

Cuando la dispersión del expansor de prismas múltiples no es igual a cero, entonces el ancho de línea de un solo paso viene dado por ^{[1] [11]}

${\displaystyle \Delta \lambda \approx \Delta \theta \left(M{\partial \theta \over \partial \lambda }+{\partial \phi _{2,m} \over \partial \lambda }\right)^{-1}}$

donde el primer diferencial se refiere a la dispersión angular de la rejilla y el segundo diferencial se refiere a la dispersión general del expansor de haz de prismas múltiples . ^{[1] [11]}

Duarte ha demostrado que los osciladores láser de rejilla de prismas múltiples de estado sólido optimizados generan una emisión pulsada de modo longitudinal único limitada únicamente por el principio de incertidumbre de Heisenberg . ^[12] El ancho de línea del láser en estos experimentos se informa como ≈ 350 MHz (o ≈ 0,0004 nm a 590 nm) en pulsos de ~ 3 ns de ancho, a niveles de potencia en el régimen de kW. ^[12] ${\displaystyle \Delta \nu }$ ${\displaystyle \Delta \lambda }$

Aplicaciones

Las aplicaciones de estos láseres sintonizables de ancho de línea estrecho incluyen:

• Espectroscopia anti-Stokes Raman coherente y diagnóstico de combustión ^[13]
• LÍDAR ^[14]
• Espectroscopia láser ^{[15] [16]}
• Separación de isótopos por láser de vapor atómico ^{[17] [18]}

Ver también

• Láseres de tinte
• Láseres de tinte de estado sólido
• Cavidad láser
• Ancho de línea láser
• Teoría de la dispersión de prismas múltiples
• rotador de polarización
• Láseres sintonizables

Referencias

1. FJ Duarte , Osciladores láser de colorante pulsado de ancho de línea estrecho, en Dye Laser Principles (Académico, Nueva York, 1990) Capítulo 4.
2. FJ Duarte y JA Piper, Un expansor de haz de doble prisma para láseres de colorante pulsados, Opt. Comunitario. 35 , 100-104 (1980).
3. FJ Duarte y JA Piper, Un láser de colorante pulsado de incidencia rasante preexpandido con prisma, Appl. Optar. 20 , 2113-2116 (1981).
4. FJ Duarte y JA Piper, Osciladores de láser de tinte bombeados por láser de cobre de alta prf y ancho de línea estrecho, Appl. Optar. 23 , 1391-1394 (1984).
5. ₂ pulsados ​​de incidencia rasante y Littrow de prismas múltiples , Appl. Optar. 24 , 1244-1245 (1985).
6. RC Sze y DG Harris, Láseres excimer sintonizables, en Tunable Lasers Handbook , FJ Duarte (Ed.) (Académico, Nueva York, 1995) Capítulo 3.
7. P. Zorabedian, Características de un láser semiconductor de rejilla de cavidad externa que contiene expansores de haz de prisma intracavidad, J. Lightwave Tech. 10 , 330–335 (1992).
8. P. Zorabedian, Láseres semiconductores de cavidad externa sintonizables, en Tunable Lasers Handbook , FJ Duarte (Ed.) (Académico, Nueva York, 1995) Capítulo 8.
9. TM Shay y FJ Duarte, en Tunable Laser Applications , 2.ª ed., FJ Duarte (Ed.) (CRC, Nueva York, 2009) Capítulo 9.
10. FJ Duarte, TS Taylor, A. Costela, I. García-Moreno y R. Sastre, Oscilador láser de colorante de estado sólido disperso de ancho de línea estrecho y pulso largo, Appl. Optar. 37 , 3987–3989 (1998).
11. FJ Duarte, Óptica láser sintonizable, 2ª ed. (CRC, Nueva York, 2015).
12. FJ Duarte, Oscilador láser de colorante de estado sólido con rejilla de prismas múltiples: arquitectura optimizada, Appl. Optar. 38 , 6347-6349 (1999).
13. RJ Hall y AC Eckbreth, Espectroscopia Raman anti-Stokes coherente : aplicaciones al diagnóstico de combustión, en Laser Applications (Academic, Nueva York, 1984) págs.
14. WB Grant, Lidar para estudios atmosféricos e hidrosféricos, en Tunable Laser Applications , 1ª ed. (Marcel-Dekker, Nueva York, 1995) Capítulo 7.
15. W. Demtröder , Laserspektroscopie: Grundlagen und Techniken , 5ª ed. (Springer, Berlín, 2007).
16. W. Demtröder, Espectroscopia láser: principios básicos , 4ª ed. (Springer, Berlín, 2008).
17. S. Singh, K. Dasgupta, S. Kumar, KG Manohar, LG Nair, Reino Unido Chatterjee, Láser de colorante bombeado por vapor taponador de alta potencia y alta tasa de repetición, Opc. Ing. 33 , 1894-1904 (1994).
18. A. Sugiyama, T. Nakayama, M. Kato, Y. Maruyama, T. Arisawa, Características de un oscilador láser de colorante monomodo sintonizado por presión bombeado por un oscilador de vapor de cobre, Opc. Ing. 35 , 1093-1097 (1996).

enlaces externos

• Diagramas de osciladores láser MPG.