INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFISICA OPTICA Y ELECTRONICA

1. INSTITUTO NACIONAL DE ASTROFISICA OPTICA Y ELECTRONICA CORDINACION DE OPTICA Curso de Física de láseres LASERES DE COLORANTES ALONSO TORIZ CRUZ

2. INTRODUCCION • MOLECULAS ORGANICAS • MECANISMO DE EXCITACIÓN • SISTEMAS LASERES DE COLORANTES • APLICACIONES • CONCLUSIONES

3. INTRODUCCION Las primeras especulaciones sobre el uso de componentes organicos fueron de Rautian y Sobel´Mann en 1961 Este tipo de laseres entraron a la escena cuando existian ya cientos de materiales aunque este fue el primero en tener una salida sintonizable

4. En un laser de colorante se tiene una salida sintonizable sobre un ancho espectro que puede ir del cercano UV hasta el cercano IR

5. 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.

6. MOLECULAS ORGANICAS Hidrocarburos a)Saturados b)No saturados • Polimetanos 700-1500nm • Xantano 500-700nm • Comarina 400-500nm • Escintalor 320-400nm

7. COLORANTES Rojo acridina EtOH 600-630nm Rodamina 6G EtOH, H2O 570-610nm Rodamina B EtOH, MeOH 605-635nm Na-Flourescina EtOH, H2O 530-560nm Hidroxi-comarina H2O 450-470nm

8. NIVELES DE ENERGIA EN MOLECULAS DE TINTES ORGANICAS Moleculas organicas contienen enlaces multiples, y como concesuencia tienes niveles multiples (primarios y terciarios).

9. ESPECTRO DE EMISION-ABSORCION Decaimiento de estados vibracionales y rotacionales es del orden; segundos Rodamina 6G ESTADO PRIMARIO

10. Rangos de longitudes de onda de estructuras de laser de colorante Onda continua Sistemas pulsados ML Longitud de onda (nm)

11. PROCESO DE EXCITACIÓN EN MOLECULAS ORGANICAS Estado S anti-paralelo al spin Estado T paralelo al spin Tiempos de decaimiento al estado base van de 1 a 5ns

12. 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

13. ESTRUCTURAS DE LASERES DE COLORANTE LASER 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

14. 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.

15. LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE Laser bombeado por láser de Iones de Argón (CW)

16. LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE Esquema de una cavidad de anillo

17. LASER DE ONDA CONTINUA SINTONIZABLE Esquema de una cavidad de anillo mas sofisticada

18. 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 Arreglo de un laser en modo de amarre

19. APLICACIONES DE LOS LASERES DE COLORANTE • ESPECTROSCOPIA • Fotoquimica • Isotopos Ur DETENER ATOMOS A VELOCIDADES NUNCA ANTES LOGRADAS DINAMICA DE ESTADOS EXCITADOS EN SEMICONDUCTORES APLICACIONES MEDICAS

20. 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