LÁSER DE NITRÓGENO LÁSER DE NITRÓGENO Por: Jaime Sánchez ParedesPor: Jaime Sánchez Paredes

El láser de nitrógeno (NEl láser de nitrógeno (N22) fue inventado en 1963.) fue inventado en 1963. Es un láser de gas basado en las especies Es un láser de gas basado en las especies

moleculares químicamente estables Nmoleculares químicamente estables N2.2.

El láser de nitrógeno emite pulsos cortos con El láser de nitrógeno emite pulsos cortos con alta repetición en la región del ultravioleta a alta repetición en la región del ultravioleta a 337.1 nm.337.1 nm.

Los pulsos producidos tienen una duración Los pulsos producidos tienen una duración aproximada de 10ns, con un ancho de banda aproximada de 10ns, con un ancho de banda aproximado de 0.1nm y una frecuencia de aproximado de 0.1nm y una frecuencia de repetición del pulso de 1-200 Hzrepetición del pulso de 1-200 Hz

Descripción generalDescripción general

El láser de nitrógeno pulsado es un láser de El láser de nitrógeno pulsado es un láser de descarga de gas que produce una salida láser descarga de gas que produce una salida láser ultravioleta de 337.1 nm.ultravioleta de 337.1 nm.

Este láser opera en NEste láser opera en N22 en el sistema vibronico en el sistema vibronico

guC 33 B

lo que involucra un cambio en los niveles deenergía electrónicos y vibracionales.

Este láser produce potencias de salida pico Este láser produce potencias de salida pico mayores a 100 KW en una duración de 10 ns, la mayores a 100 KW en una duración de 10 ns, la energía por pulso es de 100 mJ.energía por pulso es de 100 mJ.

El NEl N2 2 opera en el intervalo de presión de opera en el intervalo de presión de 20 torr a presión atmosférica en un 20 torr a presión atmosférica en un compartimiento sellado y tiene una compartimiento sellado y tiene una repetición de 200Hz.repetición de 200Hz.

El láser tiene una alta ganancia y produce El láser tiene una alta ganancia y produce una alta salida multimodo, que se usa una alta salida multimodo, que se usa para bombeo de laseres dye.para bombeo de laseres dye.

Con el desarrollo de laseres de eximero Con el desarrollo de laseres de eximero que producen cientos de milijoules por que producen cientos de milijoules por pulso a una frecuencia mas grande el pulso a una frecuencia mas grande el láser de nitrógeno a sido menos usado en láser de nitrógeno a sido menos usado en los últimos años.los últimos años.

Una versión de este láser el cual tiene una Una versión de este láser el cual tiene una estructura muy pequeña de 0.2-0.25 m de largo estructura muy pequeña de 0.2-0.25 m de largo se muestra en la figura.se muestra en la figura.

ESTRUCTURA DEL LÁSER Y ESTRUCTURA DEL LÁSER Y MECANISMO DE EXITACIÓNMECANISMO DE EXITACIÓN

El láser es típicamente excitado con un arreglo de El láser es típicamente excitado con un arreglo de bombeo transversal en una cámara de alta presión bombeo transversal en una cámara de alta presión similar a la de los laseres Tea de COsimilar a la de los laseres Tea de CO22..

La duración de la salida esta entre 2-20 ns. La duración de la salida esta entre 2-20 ns. Un pulso de alta energía láser puede ser producido Un pulso de alta energía láser puede ser producido

usando baja reflectancia en la cavidad de los espejos.usando baja reflectancia en la cavidad de los espejos. Espejo trasero alta reflectanciaEspejo trasero alta reflectancia Espejo frontal 4% reflectanciaEspejo frontal 4% reflectancia Espejos planos son adecuados ya que el haz pasa Espejos planos son adecuados ya que el haz pasa

pocas veces dentro del medio, por consiguiente las pocas veces dentro del medio, por consiguiente las perdidas por alineación y difracción no son muy perdidas por alineación y difracción no son muy importantes.importantes.

El nivel superior del láser tiene tiempos de vida cortos de 40 ns; por lo tanto no puede haber inversión de población. El nivel inferior de la transición láser tiene un tiempo de vida largo 10s y por consiguiente tiende a llenarse con moléculas en ese estado, lo que limita severamente el intervalo de repetición de los pulsos.

APLICACIONESAPLICACIONES

El láser de nitrógeno es una de las fuentes de El láser de nitrógeno es una de las fuentes de radiación ultravioleta mas usada por los altos radiación ultravioleta mas usada por los altos picos de intensidad que produce.picos de intensidad que produce.

Sus usos son en: Sus usos son en: 1.1. Estudios fotomecánicos.Estudios fotomecánicos.2.2. Espectroscopia.Espectroscopia.3.3. Bombeo de laseres dye.Bombeo de laseres dye.4.4. Control de contaminación (sensado remoto).Control de contaminación (sensado remoto).5.5. Medidas de tiempo de vida atómico y molecular.Medidas de tiempo de vida atómico y molecular.6.6. Investigación medica y biológica.Investigación medica y biológica.

Parámetros típicos del láser de nitrógenoParámetros típicos del láser de nitrógenoLongitud de onda Longitud de onda ulul 337.1 nm337.1 nm

Probabilidad de transición laserProbabilidad de transición laser 2.5 X 102.5 X 1077 / s / s

Tiempo de vida del nivel superior del láser Tiempo de vida del nivel superior del láser uu 40 ns40 ns

Sección de la emisión estimulada Sección de la emisión estimulada ulul 4 X 104 X 10-17-17 m m22

Ancho de línea de emisión espontánea y ancho Ancho de línea de emisión espontánea y ancho de banda de ganancia, FWHM de banda de ganancia, FWHM ulul

2.6 X 102.6 X 101111 / s / s

Densidad de inversión Densidad de inversión NNulul 2.5 X 102.5 X 101717 / m / m33

Coeficiente de ganancia de pequeña señal (gCoeficiente de ganancia de pequeña señal (g00)) 10 / m10 / m

Longitud del medio de ganancia láser (L)Longitud del medio de ganancia láser (L) 0.1-1.0 m0.1-1.0 m

Ganancia de una sola pasada (eGanancia de una sola pasada (eNN LL)) Arriba de 10Arriba de 1055

Presión del gasPresión del gas 20-760 torr (en ocasiones con 10% de helio)20-760 torr (en ocasiones con 10% de helio)

Índice de refracción del medio de gananciaÍndice de refracción del medio de ganancia = 1.0= 1.0

Método de bombeoMétodo de bombeo Descarga eléctrica rápidaDescarga eléctrica rápida

Temperatura del electronTemperatura del electron >8 eV>8 eV

Temperatura del gasTemperatura del gas 300 K300 K

Modo de operaciónModo de operación PulsadoPulsado

Ancho del pulsoAncho del pulso 1-10 ns1-10 ns

Energía del pulsoEnergía del pulso 250 250 J a 10 mJJ a 10 mJ

Potencia pico de salidaPotencia pico de salida 250 KW a 1 MW250 KW a 1 MW

ModoModo Multimodo orden superiorMultimodo orden superior

  

GL-3300GL-3300

GL-301GL-301pumped bypumped by

GL-3300GL-3300

GL-302GL-302pumped bypumped by

GL-3300GL-3300

GL-303GL-303pumped bypumped by

GL-3300/302GL-3300/302

Peak power at 5 HzPeak power at 5 Hz 2.4 MW2.4 MW 500 KW500 KW 440 KW440 KW 4.0 KW4.0 KW

Energy per pulse at 5 Energy per pulse at 5 HzHz 1.45 mJ1.45 mJ 250 µJ @ 550 nm250 µJ @ 550 nm 220 µJ @ 550 nm220 µJ @ 550 nm 20 µJ20 µJ

Pulse widthPulse width 600 ps600 ps 500 ps500 ps

Spectral outputSpectral output 337.1 nm337.1 nm 360-990 nm360-990 nm 360-990 nm360-990 nm 235-345 nm235-345 nm

Spectral bandwidthSpectral bandwidth 0.1 nm0.1 nm 1-3 nm1-3 nm 0.04 nm0.04 nm

Repetition rateRepetition rate single shot to 20 Hzsingle shot to 20 Hz

Energy stability, peak-Energy stability, peak-to-peakto-peak +/-2.5%+/-2.5%

Beam dimensions at Beam dimensions at exitexit 3 X 6 mm3 X 6 mm 1 mm1 mm 1.5 mm1.5 mm

Beam divergence (1/2 Beam divergence (1/2 angle)angle) 3 X 7 mrad3 X 7 mrad 2 mrad2 mrad

LasantLasant NN22 gas gas fluorescent dyefluorescent dye N/AN/A

Physical dimensions Physical dimensions (inches)(inches) 30 X 20.2 X 9.230 X 20.2 X 9.2 10 X 20.2 X 9.210 X 20.2 X 9.2 21 X 20.2 X 9.221 X 20.2 X 9.2 10 X 20.2 X 9.210 X 20.2 X 9.2

Weight (lbs)Weight (lbs) 8585 2525 4040 2525

GRACIASGRACIASPOR SU POR SU

ATENCIONATENCION