Oscilador láser de rejilla de prismas múltiples - Multiple-prism grating laser oscillator

Los osciladores láser de rejilla de prismas múltiples , o los osciladores láser MPG, utilizan la expansión del haz de prismas múltiples para iluminar una rejilla de difracción montada en configuración Littrow o configuración de incidencia rasante. Originalmente, estos osciladores dispersivos ajustables de ancho de línea estrecho se introdujeron como osciladores de rejilla Littrow de múltiples prismas (MPL), o cavidades de rejilla híbridas de múltiples prismas de incidencia cercana al roce (HMPGI) , en láseres de colorante orgánico . Sin embargo, estos diseños se adoptaron rápidamente para otros tipos de láseres, como láseres de gas , láseres de diodo y, más recientemente , láseres de fibra .

Oscilador láser sintonizable de ancho de línea estrecho con rejilla de prismas múltiples. La rejilla en este oscilador en particular se despliega en la configuración de Littrow.

Excitación

Los osciladores láser de rejilla de múltiples prismas pueden excitarse eléctricamente, como en el caso de láseres de gas y láseres semiconductores, u ópticamente, como en el caso de láseres cristalinos y láseres de colorantes orgánicos. En el caso de la excitación óptica, a menudo es necesario hacer coincidir la polarización del láser de excitación con la preferencia de polarización del oscilador de rejilla de prismas múltiples. Esto se puede hacer usando un rotador de polarización mejorando así la eficiencia de conversión del láser.

Rendimiento de ancho de línea

La teoría de la dispersión de prismas múltiples se aplica para diseñar estos expansores de haz ya sea en configuración aditiva, agregando o restando su dispersión a la dispersión de la rejilla, o en configuración de compensación (produciendo dispersión cero en una longitud de onda de diseño) permitiendo así que la rejilla de difracción controlar las características de ajuste de la cavidad del láser. En esas condiciones, es decir, la dispersión cero del expansor de haz de prismas múltiples, el ancho de línea del láser de un solo paso viene dado por

${\ Displaystyle \ Delta \ lambda \ approx \ Delta \ theta \ left (M {\ parcial \ theta \ sobre \ parcial \ lambda} \ right) ^ {- 1}}$

donde es la divergencia del haz y M es la ampliación del haz proporcionada por el expansor de haz que multiplica la dispersión angular proporcionada por la rejilla de difracción. En el caso de expansores de haz de prismas múltiples, este factor puede ser tan alto como 100-200. ${\ Displaystyle \ Delta \ theta}$

Cuando la dispersión del expansor de prismas múltiples no es igual a cero, entonces el ancho de línea de un solo paso viene dado por

${\ Displaystyle \ Delta \ lambda \ approx \ Delta \ theta \ left (M {\ parcial \ theta \ sobre \ parcial \ lambda} + {\ parcial \ phi _ {2, m} \ sobre \ parcial \ lambda} \ derecha ) ^ {- 1}}$

donde el primer diferencial se refiere a la dispersión angular de la rejilla y el segundo diferencial se refiere a la dispersión general del expansor de haz de prismas múltiples .

Duarte ha demostrado que los osciladores láser de rejilla de prismas múltiples de estado sólido optimizados generan una emisión pulsada de modo longitudinal único limitada únicamente por el principio de incertidumbre de Heisenberg . El ancho de línea del láser en estos experimentos se informa como ≈ 350 MHz (o ≈ 0,0004 nm a 590 nm) en pulsos de ~ 3 ns de ancho, a niveles de potencia en el régimen de kW. ${\ Displaystyle \ Delta \ nu}$${\ Displaystyle \ Delta \ lambda}$

Aplicaciones

Las aplicaciones de estos láseres sintonizables de ancho de línea estrecho incluyen:

• Espectroscopia coherente anti-Stokes Raman y diagnóstico de combustión
• LIDAR
• Espectroscopía láser
• Separación de isótopos por láser de vapor atómico

Ver también

• Láseres de tinte
• Láseres de colorante de estado sólido
• Cavidad láser
• Ancho de línea láser
• Teoría de la dispersión de prismas múltiples
• Rotador de polarización
• Láseres sintonizables

Referencias

enlaces externos

• Diagramas de osciladores láser MPG