Laser a stato solido

Il laser a stato solido è un laser il cui mezzo attivo è un cristallo o un vetro drogato con ioni,^[1] differenziandosi così dal laser a coloranti che usa un colorante organico, solitamente in soluzione liquida, come mezzo di amplificazione della luce, e dal laser a gas, in cui viene prodotta una scarica elettrica attraverso un gas opportuno (ad esempio elio-neon) per produrre la luce coerente.

Mezzi attivi

Gli elementi più comuni usati per il drogaggio del vetro o del cristallo ospitante sono neodimio, cromo, erbio,^[2] tulio^[3] o itterbio.^[4]

Molti dopanti appartengono alle terre rare, in quanto gli stati eccitati di questi elementi non sono fortemente accoppiati con le vibrazioni termiche del reticolo cristallino (i fononi) e le soglie di eccitazione possono essere raggiunte già con basse intensità del pompaggio laser.

L'attivazione laser a stato solido è stata ottenuta con centinaia di mezzi attivi, ma solo alcuni sono di utilizzo comune. Il più utilizzato è il laser Nd:YAG. I vetri e le ceramiche al neodimio o itterbio vengono utilizzati per potenze elevate dell'ordine del terawatt.

Il primo materiale utilizzato è stato un cristallo sintetico di rubino. I laser a rubino vengono ancora utilizzati, ma non sono più molto comuni a causa della loro bassa efficienza in termini di potenza di emissione. A temperatura ambiente i laser al rubino sono in grado di emettere solo brevi impulsi di luce, mentre a temperature criogeniche possono emettere un treno continuo di impulsi.^[5]

Note

^ (EN) IUPAC Gold Book, "solid state lasers"
^ G. Singh, Purnawirman, J. D. B. Bradley, N. Li, E. S. Magden, M. Moresco, T. N. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh e M. R. Watts, Resonant pumped erbium-doped waveguide lasers using distributed Bragg reflector cavities, in Optics Letters, vol. 41, n. 6, 2016, pp. 1189–1192, Bibcode:2016OptL...41.1189S, DOI:10.1364/OL.41.001189, PMID 26977666.
^ Z. Su, N. Li, E. S. Magden, M. Byrd, Purnawirman, T. N. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, J. D. Bradley e M. R. Watts, Ultra-compact and low-threshold thulium microcavity laser monolithically integrated on silicon, in Optics Letters, vol. 41, n. 24, 2016, pp. 5708–5711, Bibcode:2016OptL...41.5708S, DOI:10.1364/OL.41.005708, PMID 27973495.
^ Z. Su, J. D. Bradley, N. Li, E. S. Magden, Purnawirman, D. Coleman, N. Fahrenkopf, C. Baiocco, T. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, D. Vermeulen, and M. R. Watts (2016) "Ultra-Compact CMOS-Compatible Ytterbium Microlaser", Integrated Photonics Research, Silicon and Nanophotonics 2016, IW1A.3.
^ Continuous solid-state laser operation revealed by BTL (PDF), in Astronautics, marzo 1962, p. 74.

Bibliografia

Peter Atkins, Julio De Paula, Chimica Fisica, 4ª ed., Bologna, Zanichelli, settembre 2004, ISBN 88-08-09649-1.

Voci correlate

Lista di tipi di laser

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[1] (EN) IUPAC Gold Book, "solid state lasers"

[osapublishing.org-2] G. Singh, Purnawirman, J. D. B. Bradley, N. Li, E. S. Magden, M. Moresco, T. N. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh e M. R. Watts, Resonant pumped erbium-doped waveguide lasers using distributed Bragg reflector cavities, in Optics Letters, vol. 41, n. 6, 2016, pp. 1189–1192, Bibcode:2016OptL...41.1189S, DOI:10.1364/OL.41.001189, PMID 26977666.

[osapublishing.org2-3] Z. Su, N. Li, E. S. Magden, M. Byrd, Purnawirman, T. N. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, J. D. Bradley e M. R. Watts, Ultra-compact and low-threshold thulium microcavity laser monolithically integrated on silicon, in Optics Letters, vol. 41, n. 24, 2016, pp. 5708–5711, Bibcode:2016OptL...41.5708S, DOI:10.1364/OL.41.005708, PMID 27973495.

[osapublishing.org3-4] Z. Su, J. D. Bradley, N. Li, E. S. Magden, Purnawirman, D. Coleman, N. Fahrenkopf, C. Baiocco, T. Adam, G. Leake, D. Coolbaugh, D. Vermeulen, and M. R. Watts (2016) "Ultra-Compact CMOS-Compatible Ytterbium Microlaser", Integrated Photonics Research, Silicon and Nanophotonics 2016, IW1A.3.

[5] Continuous solid-state laser operation revealed by BTL (PDF), in Astronautics, marzo 1962, p. 74.

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