Laser Nd: YAG
Un laser Nd: YAG este un laser în stare solidă care utilizează un cristal de granat cu yodiu dopat de neodim ( Nd : Y 3 Al 5 O 12 ) yttrium aluminiu ( YAG ) ca mediu activ laser . Neodimul , vicariant cu itriu, îl înlocuiește parțial ca un cation trivalent în structura reticulară a YAG. Conținutul de neodim al amestecului este de aproximativ 1%. [1] Demonstrarea primului laser Nd: YAG a fost efectuată în 1964 la Bell Laboratories ( New Jersey , Statele Unite ). [2]
Tehnologie
Laserele Nd: YAG sunt pompate optic cu o lampă stroboscopică sau cu diode laser. Sunt unul dintre cele mai comune tipuri de lasere și au o mare varietate de utilizări.
Aceste lasere emit în mod normal lumină cu o lungime de undă de 1 064 nm , în infraroșu , [3] dar au și tranziții la 940, 1 120, 1 320 și 1 440 nm. Laserele Nd: YAG pot funcționa atât în unde continue, cât și în impulsuri; în acest din urmă mod, acestea sunt utilizate în general în modul de comutare Q , adică cu un comutator optic introdus în cavitatea rezonantă care rămâne închis până când cristalul a atins inversiunea maximă a populației , moment în care se deschide permițând laserului să descarce o singură foarte impuls de mare putere. În acest fel este posibil să se atingă puteri de ieșire optice ale 20 MW și durate de impuls mai mici de 10 ns . [ fără sursă ]
Nd: YAG se absoarbe în principal în benzile 730-760 nm și 790-820 nm. [3] Prin urmare, cea mai bună excitație este oferită de lămpile stroboscopice krypton , care emit multă lumină la aceste frecvențe, mai degrabă decât lămpile xenon „normale”. [4]
Cantitatea de neodim dopant din cristal se modifică în funcție de utilizarea intenționată: un laser cu unde continue are nevoie de dopaj mult mai slab, în timp ce un laser conceput să funcționeze în impulsuri are nevoie de mult mai mult dopant pentru a avea o performanță acceptabilă. Lansetele Nd: YAG pentru unde continue, slab dopate, sunt recunoscute vizual prin faptul că sunt mai puțin colorate, aproape albe, în timp ce cele cu dopaj ridicat au o culoare roz-violet.
Alte materiale laser care sunt dopate cu neodim sunt: YLF ( fluorură de itaniu lantan, 1 047 și 1 053 nm), YVO 4 ( ortvanadat de itriu , 1064 nm) și sticlă . Materialul gazdă particular este ales pe baza caracteristicilor mecanice, optice și termice dorite: toate aceste variante sunt lasere în stare solidă. Lasere speciale Nd: YAG (PSL) pre-stabilizate au fost extrem de utile pentru fasciculele principale ale interferometrelor cu unde gravitaționale LIGO , VIRGO , GEO600 și TAMA .
Aplicații
Medicament
Oftalmologie
Laserele Nd: YAG sunt utilizate pe scară largă în chirurgia oftalmică pentru a îndepărta opacificarea capsulară posterioară (capsulotomia pentru cataractă secundară): în esență, calea optică este transparentă prin îndepărtarea porțiunii opacificate a capsulei pe care se sprijină lentila artificială. Cea naturală a fost înlocuită. . Acestea sunt, de asemenea, utilizate pentru tratarea pacienților care suferă de glaucom cu închidere unghiulară sau cu unghi îngust și, în unele cazuri, cu un unghi deschis (dacă nu mai răspund la tratamentul medicamentos pe bază de picături oftalmice sau în prezența unor structuri ale irisului specifice): în ambele tratamente căutăm să reducem presiunea intraoculară. Laserul acționează prin intermediul unei acțiuni „fotodisruptive” capabile să producă găuri în iris, mai rar prin realizarea unor găuri mici în trabecule, o structură a ochiului prin care curge umorul apos. Versiunile de lasere Nd: YAG cu frecvență dublă (532 nm) sunt de asemenea utilizate în locul laserelor cu argon pentru fotocoagulare pan-retiniană la pacienții cu retinopatie diabetică . Mai mult, încă de la începutul anilor 2000, frecvența laserului Nd: YAG duplicat a fost utilizată cu succes în "fotoactivarea" trabeculelor pentru tratamentul glaucomului cu unghi deschis (Trabeculoplastie laser selectivă - SLT) care a demonstrat eficacitate și repetabilitate deosebită atunci când este utilizat ca „prima linie” în tratamentul glaucomului cu unghi deschis primar (Studio LIGHT, 2019)
Stomatologie
Medicii stomatologi folosesc aceste lasere pentru chirurgia orală a țesuturilor moi: gingivectomie , drenaj parodontal al sulcului , frenectomie , biopsii și coagularea locurilor donatorului de grefă.
Fizioterapie
Acest laser este utilizat în reabilitare ca terapie fizică pentru tratamentul cicatricilor .
Endoscopie toracică
Tratamentul endoscopic al stenozei traheale și bronșice benigne și maligne, cu sau fără plasarea stentului.
Utilizări industriale
Este utilizat în procesele industriale ca instrument pentru gravarea și marcarea unei varietăți de metale și materiale plastice, precum și pentru tăierea și sudarea foilor de oțel și a altor aliaje. Pentru aceste utilizări, în domeniul auto, puterile utilizate variază de la 1 la 5 kW ; pentru găurirea superaliajelor (părți ale turbinelor cu gaz), acestea sunt de obicei utilizate în mod pulsat, fără comutare Q, cu impulsuri de o milisecundă. Laserele Nd: YAG sunt, de asemenea, instrumente utilizate pentru marcarea la suprafață a materialelor transparente, cum ar fi sticla sau acrilul .
Dinamica fluidelor
Lasere Nd: YAG sunt, de asemenea, utilizate pentru tehnici de vizualizare dinamică a fluxului de fluid (de exemplu, în fluorescență indusă și velocimetrie de imagistică a particulelor ).
Interferometrie
Interferometrele de calitate, inclusiv cunoscutele interferometre cu undă gravitațională LIGO și VIRGO , acordă prioritate absolută zgomotului minim și laserul Nd: YAG împreună cu Ytterbium în galben (folosit și ca ceas atomic) respectă această promisiune
Alte frecvențe
Pentru multe aplicații, lumina infraroșie este dublată sau triplată în frecvență folosind materiale optice neliniare, cum ar fi tribatul de litiu, pentru a obține lumină vizibilă (532 nm, verde) sau ultravioletă . Un indicator laser verde folosește în mod normal un laser DPSS Nd: YVO 4 cu frecvență dublat. Nd: YAG poate fi, de asemenea, indus să emită un fascicul laser la alte frecvențe decât cele principale: linia de 946 nm este, în general, utilizată în lasere DPSS „blue pointer”, unde este dublată în frecvență la 473 nm.
Notă
Bibliografie
- Anthony E. Siegman, Lasere , University Science Books, 1986, ISBN 0-935702-11-3 .
- Amnon Yariv, Quantum Electronics , Ediția a III-a, Wiley, 1989, ISBN 0-471-60997-8 .
- ( EN ) Walter Koechner, Solid-State Laser Engineering , ediția a II-a, Springer-Verlag, 1988, ISBN 3-540-18747-2 .
- Frank Schätzing, Absolute Silence , North (North Narrative Series), 2008, ISBN 978-88-429-1544-7 .
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Laser Nd: YAG
linkuri externe
- Aplicații medico-oftalmologice ale laserului Nd: YAG , pe iapb.it , Agenția Internațională pentru Prevenirea Orbirii . Adus la 11 iulie 2008 (arhivat din original la 3 februarie 2014) .
- ( RO ) IUPAC Gold Book, „laser cu neodim” , pe goldbook.iupac.org .
