LASERY INSTRUMENTACE
Vítězslav Otruba
Pevnolátkový laser
 První laser zkonstruovaný
T. Maimanem v r. 1960.
 Používá se v impulsním
režimu, výkon ve volně
běžícím režimu do 10J
(1ms), Q-spínaném režimu
pak do 5J (1 – 10 ns)
 Pracuje jako tříhladinový
systém
2010
2
prof. Otruba
Pevnolátkový laser
2010prof. Otruba
3
Neodymový laser
2010
4
prof. Otruba
Rubínový laser
2010prof. Otruba
5
 Konstrukční uspořádání rubínového laseru
Neodymový laser
 Je nejrozšířenější pevnolátkový
laser (cca 1% Nd v
Y3Al5O12) . Pracuje na 1,064
nm, v kontinuálním režimu
výkony do 1 kW, pulzní do
10 J a opakovací frekvence
až několik kHz. V Qspínaném
módu pulzy 1 – 10
ns, při synchronizaci módů až
10 ps. 2010
6
prof. Otruba
Energetický diagram neodymu v Nd:YAG
laseru
 Nd3+ v ytrito-hlinitém
granátu (Y3Al5O12)
zastupuje ionty Y3+.
Monokrystaly jsou
mechanicky pevné,
tepelně stálé s minimem
optických vad na rozdíl od
neodymových skel. Pro
čerpání se používají
xenonové výbojky nebo
laserové či LED diody.
2010
7
prof. Otruba
Pasivní Q-modulace
2010prof. Otruba
8
 Příklad použití saturačního absorbéru pro generaci krátkých
(nanosekundových) výkonových impulsů (GW) u rubínového
laseru
Pasivní Q-modulace V3+:YAG
2010prof. Otruba
9
Aktivní Q-modulace
2010prof. Otruba
10
 V tomto případě je Q rezonátoru modulováno optickými
závěrkami, např. elektrooptickým modulátorem na principu
Kerrova jevu nebo akustooptickým modulem.
Optoakustický modulátor
 Šíří-li se zvuk optickým
prostředím, dochází ke
změně hustoty a tím
indexu lomu.
 Nejjednodušší je
Braggova difrakce:
akustická rovinná vlna
působí částečný odraz
záření, vyhovuje-li úhel Θ
Braggově podmínce
(Braggova cela)
2010
11
prof. Otruba
Ti-safír krystal Al2O3:Ti3+
2010
12
prof. Otruba
Titanium Doped Sapphire Al2O3:Ti3+
 Ti2O3 concentration 0.06-0.5 wt%
Hardness 9 Mohs
Thermal conductivity 0.11 cal/(°C x sec x cm)
 Optical Properties
Laser action 4-Level Vibronic
Fluorescence lifetime 3.2 µsec (T = 300 K)
Tuning range 660-1050 nm
Absorption range 400-600 nm
Emission peak 795 nm
Absorption peak 488 nm
Refractive index 1.76 @ 800 nm
2010
13
prof. Otruba
Ti:safír laser
2010prof. Otruba
14