INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFISICA OPTICA Y ELECTRONICA
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INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFISICA OPTICA Y
ELECTRONICA
Curso de Física de láseres
LASERES DE COLORANTES
ALONSO TORIZ CRUZ
CORDINACION DE OPTICA
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INTRODUCCION
MOLECULAS ORGANICAS
MECANISMO DE EXCITACIÓN
SISTEMAS LASERES DE COLORANTES
APLICACIONES
CONCLUSIONES
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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
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En un laser de colorante se tiene una salida sintonizable sobre un ancho espectro que puede ir del cercano UV hasta el cercano IR
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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.
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MOLECULAS ORGANICAS
Hidrocarburos
a)Saturados
b)No saturados
Polimetanos 700-1500nm
Xantano 500-700nm
Comarina 400-500nm
Escintalor 320-400nm
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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
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NIVELES DE ENERGIA EN MOLECULAS DE TINTES ORGANICAS
Moleculas organicas contienen enlaces multiples, y como concesuencia tienes niveles multiples (primarios y terciarios).
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ESPECTRO DE EMISION-ABSORCION
Decaimiento de estados vibracionales y rotacionales es del orden;
segundos
1312 1010
Rodamina 6G ESTADO PRIMARIO
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Onda continua
Sistemas pulsados ML
Rangos de longitudes de onda de estructuras de laser de colorante
Longitud de onda (nm)
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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
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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
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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
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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.
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LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE
Laser bombeado por láser de Iones de Argón (CW)
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LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE
Esquema de una cavidad de anillo
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LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE
Esquema de una cavidad de anillo mas sofisticada
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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
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APLICACIONES DE LOS LASERES DE COLORANTE
ESPECTROSCOPIA
• Fotoquimica
•Isotopos Ur
DETENER ATOMOS A VELOCIDADES NUNCA ANTES LOGRADASDINAMICA DE ESTADOS EXCITADOS EN SEMICONDUCTORESAPLICACIONES MEDICAS
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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