<p>Definición: Láser Nd:YAG es la forma abreviada utilizada para Granate de itrio y aluminio dopado con neodimio. Es un sistema de estado sólido y de 4 niveles ya que consta de 4 niveles de energía.
El ion Nd es un metal de tierras raras y está dopado con un cristal huésped de estado sólido como el granate de itrio y aluminio (YAG – Y3Al5O12) para formar un láser Nd:YAG. Debido al dopaje, los iones de itrio son reemplazados por iones de Nd3+. Además, la concentración de dopaje está alrededor 0.725% por peso.
Su principio de funcionamiento es tal que cuando se proporciona bombeo óptico al dispositivo. Luego, los iones Nd se elevan a niveles de energía más altos y su transición produce un rayo láser.
Este láser generalmente emite luz de longitud de onda de casi 1,064 micras.
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Construcción del láser Nd:YAG
El láser Nd:YAG se clasifica básicamente en 3 dominios que son el medio activo, la fuente de bombeo y el resonador óptico.
La siguiente figura muestra la carretera como la estructura del láser Yd:YAG:
medio activo: Esto también se conoce como medio láser y es la parte media de la estructura, es decir, el cristal Nd:YAG. Básicamente, cuando se proporciona la fuente de energía externa, los electrones del estado de menor energía se mueven al estado de mayor energía, lo que provoca que se produzca la acción del láser.
Fuente de energía externa: Debido a la diferencia en los niveles de energía, los electrones necesitan un bombeo externo para realizar una transición de un estado a otro. Por lo tanto, para que tenga lugar la acción del láser, se requiere una fuente de bombeo externa.
Básicamente, como fuente de bombeo óptico, se toma un tubo de flash de xenón o criptón en su caja.
La varilla de Nd:YAG y el tubo de flash se colocan dentro de una cavidad elíptica para que la máxima luz producida pueda llegar a la varilla.
resonador óptico: Los dos extremos de la varilla Nd:YAG están recubiertos de plata. Sin embargo, un extremo está completamente recubierto de plata para lograr la máxima reflexión de la luz.
Mientras que el otro extremo está parcialmente recubierto para proporcionar un camino para que el rayo de luz de una fuente externa alcance el medio activo. Formando así una cavidad óptica.
Funcionamiento del láser Nd:YAG
Es un sistema de 4 niveles, es decir; Contiene 4 niveles de energía. Entonces, en esta sección, discutiremos el funcionamiento del láser Nd:YAG con la ayuda del diagrama de nivel de energía.
La siguiente figura muestra el diagrama de nivel de energía de 4 estados del láser Nd:YAG:
Aquí, E1 es el estado de energía más bajo, mientras que E4 es el nivel de energía más alto. Sin embargo, inicialmente, los electrones en E1 son mucho más altos en comparación con E4.
Entonces, cuando se proporciona energía externa en el medio activo del láser. Luego, los electrones presentes en el estado de energía E1 ganan energía y pasan al estado de energía E4. Sin embargo, como E4 es un estado inestable y exhibe una vida útil corta.
Por lo tanto, los electrones que fueron excitados a este estado por el bombeo externo de la aplicación no permanecerán en este estado por mucho más tiempo y llegarán al estado de menor energía E3 muy rápidamente pero sin radiar ningún fotón.
El estado de energía E3 es el estado metaestable y exhibe una vida útil más larga. Entonces, los electrones en este estado particular durarán más tiempo. Debido a esto, habrá más electrones presentes en el estado metaestable E3. Logrando así la inversión de población.
Pero una vez que se agota el tiempo de vida de los electrones en el estado metaestable, estos electrones al liberar fotones llegan al estado de menor energía E2.
E2 también exhibe una vida útil más corta como E4. Así, los electrones presentes en el estado E2 llegarán a E1 sin irradiar energía en forma de fotón.
Entonces, de esta manera, los electrones al ganar un solo fotón de energía liberan la energía de 2 fotones. Además, como el sistema está equipado con resonadores ópticos, se generará una mayor cantidad de fotones a medida que la energía bombeada se refleje dentro del medio activo.
De esta forma, varios electrones al ser estimulados producen fotones generando así un haz láser coherente de 1.064 µm.
Aplicaciones del láser Nd:YAG
Estos se utilizan en aplicaciones militares para encontrar el objetivo deseado. Este tipo de láser también encuentra su aplicación en el campo médico con fines quirúrgicos. Estos también se utilizan en soldadura y corte de acero y también en sistemas de comunicación.
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