Laser de estado solido

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INSTRUMENTACION

REVISTA MEXICANA DE F´ISICA 56 (6) 489–496

DICIEMBRE 2010

L´aser de alta potencia y alta eficiencia bombeado por diodo
N.A. Barboza, L.A. R´ıos y R.S. Cudney
Centro de Investigaci´on Cient´ıfica y de Educaci´on Superior de Ensenada,
Carr. Ensenada-Tijuana 3918, Zona Playitas, Ensenada 22860, BC, M´exico,
Fax (646) 175 0553,
e-mail: rcudney@cicese.mx;nbarbosa@cicese.mx
Recibido el 14 de abril de 2010; aceptado el 5 de noviembre de 2010
Presentamos un l´aser continuo sencillo basado en Nd:YVO4 (ortovanadato de itrio dopado con neodimio) bombeado por diodo. Este l´aser
emite m´as de 7 W de radiaci´on continua a 1064 nm en modo casi TEM00 (M 2 =1.7), con una eficiencia de conversi´on de potencia de bombeo
a potencia de salida de 51 %. Presentamos tambi´enuna t´ecnica sencilla, basada en la conmutaci´on en Q de la cavidad (Q-switching), para
convertir este l´aser continuo en uno pulsado. Con esta implementaci´on sencilla de Q-switching logramos obtener pulsos del orden de 25 ns
de duraci´on a una tasa de repetici´on de m´as de 7 KHz.
Descriptores: Conmutaci´on en Q; l´aser; Nd:YVO4.
We present a simple diode-pumped, cw Nd:YVO4 laser that emitsmore than 7 W at 1064 nm. The mode of this laser is nearly TEM00
(M 2 =1.7) and the absorbed pump power to output power conversion efficiency is around 51 %. We also present a simple technique to convert
this cw laser into a Q-switched laser; using this technique we obtained 25 ns pulses at a repetition rate of over 7 KHz.
Keywords: Q-switch; laser; Nd:YVO4.
PACS: 42.55.Xi; 42.60.Gd; 42.60.Pk1.

Introducci´on

La gran variedad de l´aseres de alta potencia (mayor a 1W)
que ahora existe se debe en gran parte a la demanda que tienen en diversas aplicaciones. Por ejemplo, en la industria, para el maquinado y soldadura de piezas met´alicas [1]; en medicina [2], espectroscop´ıa [3] y en varias aplicaciones cient´ıficas, por ejemplo como fuentes de bombeo de otros l´aseres,sobretodo l´aseres de pulsos ultracortos [4]. En nuestro caso
particular, requerimos l´aseres de alta potencia como fuentes
de bombeo para generar procesos nolineales de conversi´on
de frecuencias o´ pticas [5,6]. Si bien hoy en d´ıa los l´aseres
comerciales de alta potencia son u´ tiles, confiables y de un
costo relativamente bajo comparado con su costo de hace tan
s´olo diez a˜nos, para algunasaplicaciones, sobre todo cient´ıficas, es conveniente desarrollar uno su propio l´aser. Por ejemplo, una raz´on importante es tener la posibilidad de introducir
elementos o´ pticos diversos - en nuestro caso elementos para
convertir la radiaci´on de una longitud de onda a otra - dentro
de la cavidad.
Presentamos aqu´ı la construcci´on y caracterizaci´on de un
l´aser de estado s´olido deNd:YVO4 (ortovanadato de itrio) de
alta potencia bombeado por un diodo l´aser. Este l´aser es de alta potencia (m´as de 7 W en modo continuo), emite a 1064˜nm
y tiene una M 2 muy cercana a 1. Adem´as, mostramos una
t´ecnica muy sencilla y econ´omica para transformar este l´aser
continuo en un l´aser de pulsos gigantes (“Q-switched laser”).

2.

L´aser continuo

Fabricamos un l´aser de Nd+3:YVO4 bombeado longitudinalmente por un diodo acoplado a fibra. En este medio los iones
de neodimio son el elemento activo propiamente dicho, mien-

tras que el ortovanadato de itrio es el anfitri´on. Elegimos este
cristal como medio activo porque tiene varias ventajas sobre otros medios dopados con neodimio, como Nd:vidrio y el
Nd:YAG. Tiene dos l´ıneas fuertes de emisi´on a 1.064 µm y
1.342µm, ambas muy u´ tiles para procesos de conversi´on de
frecuencias. Cuenta con un coeficiente de absorci´on m´as de
4 veces mayor al del cristal Nd:YAG a 808 nm, una longitud
de onda de emisi´on com´un en los diodos l´aser comerciales.
Adem´as, tiene un ancho de banda de absorci´on mayor que el
Nd:YAG, lo que lo hace menos sensible al valor exacto de
la longitud de onda de emisi´on del...