LÁSER DE NITRÓGENO
Por: Jaime Sánchez Paredes
 El láser de nitrógeno (N2) fue inventado en
1963.
 Es un láser de gas basado en las especies
moleculares químicamente estables N2.
 El láser de nitrógeno emite pulsos cortos con
alta repetición en la región del ultravioleta a
337.1 nm.
 Los pulsos producidos tienen una duración
aproximada de 10ns, con un ancho de banda
aproximado de 0.1nm y una frecuencia de
repetición del pulso de 1-200 Hz
Descripción general
 El láser de nitrógeno pulsado es un láser de
descarga de gas que produce una salida láser
ultravioleta de 337.1 nm.
 Este láser opera en N2 en el sistema vibronico
C u  B g
3
3
lo que involucra un cambio en los niveles de
energía electrónicos y vibracionales.
 Este láser produce potencias de salida pico
mayores a 100 KW en una duración de 10 ns, la
energía por pulso es de 100 mJ.
 El N2 opera en el intervalo de presión de
20 torr a presión atmosférica en un
compartimiento sellado y tiene una
repetición de 200Hz.
 El láser tiene una alta ganancia y produce
una alta salida multimodo, que se usa
para bombeo de laseres dye.
 Con el desarrollo de laseres de eximero
que producen cientos de milijoules por
pulso a una frecuencia mas grande el
láser de nitrógeno a sido menos usado en
los últimos años.
 Una versión de este láser el cual tiene una
estructura muy pequeña de 0.2-0.25 m de largo
se muestra en la figura.
ESTRUCTURA DEL LÁSER Y
MECANISMO DE EXITACIÓN
 El láser es típicamente excitado con un arreglo de





bombeo transversal en una cámara de alta presión
similar a la de los laseres Tea de CO2.
La duración de la salida esta entre 2-20 ns.
Un pulso de alta energía láser puede ser producido
usando baja reflectancia en la cavidad de los espejos.
Espejo trasero alta reflectancia
Espejo frontal 4% reflectancia
Espejos planos son adecuados ya que el haz pasa
pocas veces dentro del medio, por consiguiente las
perdidas por alineación y difracción no son muy
importantes.
El nivel superior del láser
tiene tiempos de vida
cortos de 40 ns; por lo
tanto no puede haber
inversión de población.
El nivel inferior de la
transición láser tiene un
tiempo de vida largo
10ms y por consiguiente
tiende a llenarse con
moléculas en ese
estado, lo que limita
severamente el intervalo
de repetición de los
pulsos.
APLICACIONES
 El láser de nitrógeno es una de las fuentes de
radiación ultravioleta mas usada por los altos
picos de intensidad que produce.
 Sus usos son en:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Estudios fotomecánicos.
Espectroscopia.
Bombeo de laseres dye.
Control de contaminación (sensado remoto).
Medidas de tiempo de vida atómico y molecular.
Investigación medica y biológica.
Parámetros típicos del láser de nitrógeno
Longitud de onda (lul)
337.1 nm
Probabilidad de transición laser
2.5 X 107 / s
Tiempo de vida del nivel superior del láser (tu)
40 ns
Sección de la emisión estimulada (sul)
4 X 10-17 m2
Ancho de línea de emisión espontánea y ancho
de banda de ganancia, FWHM (Duul)
2.6 X 1011 / s
Densidad de inversión (DNul)
2.5 X 1017 / m3
Coeficiente de ganancia de pequeña señal (g0)
10 / m
Longitud del medio de ganancia láser (L)
0.1-1.0 m
Ganancia de una sola pasada (es DN L)
Arriba de 105
Presión del gas
20-760 torr (en ocasiones con 10% de helio)
Índice de refracción del medio de ganancia
= 1.0
Método de bombeo
Descarga eléctrica rápida
Temperatura del electron
>8 eV
Temperatura del gas
300 K
Modo de operación
Pulsado
Ancho del pulso
1-10 ns
Energía del pulso
250 mJ a 10 mJ
Potencia pico de salida
250 KW a 1 MW
Modo
Multimodo orden superior
GL-3300
GL-301
pumped by
GL-3300
GL-302
pumped by
GL-3300
GL-303
pumped by
GL-3300/302
Peak power at 5 Hz
2.4 MW
500 KW
440 KW
4.0 KW
Energy per pulse at 5
Hz
1.45 mJ
250 µJ @ 550 nm
220 µJ @ 550 nm
20 µJ
Pulse width
Spectral output
Spectral bandwidth
600 ps
500 ps
337.1 nm
360-990 nm
0.1 nm
1-3 nm
Repetition rate
Beam divergence (1/2
angle)
Lasant
Physical dimensions
(inches)
Weight (lbs)
235-345 nm
0.04 nm
single shot to 20 Hz
Energy stability, peakto-peak
Beam dimensions at
exit
360-990 nm
+/-2.5%
3 X 6 mm
1 mm
1.5 mm
3 X 7 mrad
2 mrad
N2 gas
fluorescent dye
N/A
30 X 20.2 X 9.2
10 X 20.2 X 9.2
21 X 20.2 X 9.2
10 X 20.2 X 9.2
85
25
40
25
GRACIAS
POR SU
ATENCION
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