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

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

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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