Fibrele optice dopate cu pământuri rare şi plasate într-o cavitate rezonantă se folosesc ca surse laser. Câştigul lor mare permite tolerarea pierderilor semnificative ale cavităţii. Capătul lustruit al unei fibre optice, cu reflectivitate doar 4% se poate folosi drept cuplor de ieşire. Se utilizează lasere liniare cu fibre optice, cel mai mult se folosesc cavităţile inelare sau în forma de opt, deoarece pot genera impulsuri scurte.
Lasere cu gaz
Au lungimi de undă de emisie în zona vizibilă. Mediul laser este un gaz din atomi neutri (gaze rare), ioni Hg, molecule CO2 sau vapori metalici.
Randamentul laserelor cu gaz este slab, de câteva procente.
- Lasere cu He – Ne, pentru puteri mici, în undă continuă. Mediul activ este un amestec de gaze rare He-Ne într-o incintă de sticlă la presiune de 1 mbar, anod şi catod la capete. Se folosesc fără filtrare. Durata de viaţă este de ordinul anilor.
- Lasere cu ion de gaz nobil (Ar, Kr, Ne, Xe). Laserul cu Ar are linii de emisie în regiunea albastru – verde şi linii slabe în regiunea UV. Laserele cu Kr au ieşiri cu puteri mici, gamă largă de lungimi de undă în UV, vizibil şi IR apropiat: Amestecurile gazoase de Ar şi Kr fac un laser multigaz ce emite pe linii spectrale ale ambelor gaze. Singurul laser cu funcţionare în impulsuri este Xe. Laserele cu Ne şi Xe sunt puţin folosite.
- Lasere cu He – Cd au linii în spectrul vizibil şi UV şi sunt folosite în undă continuă.
- Laserele cu gaz molecular sunt variate, cu lungimi de undă în domeniul IR, reprezentative fiind laserele cu CO2, cu CO, N2O, metanol, alcooli, etc.
- Lasere chimice au mediul laser: iod, HF, HCl, HBr, CO, CO2, etc. Folosesc substanţe toxice, ce se înlătură în final, au puteri de ordinul MW, funcţionând în undă continuă.
- Laserele cu vapori de metal (Cu sau Au) funcţionează doar în impulsuri, cu durate de zeci ns şi frecvenţe < zeci de kHz. Alte lasere cu vapori de metal: cu vapori de Ba, Pb, Mn sau Ca.
- Lasere cu azot (N2). Mediul este N gazos. Au câştig mare, funcţionează în mediu superradiant, fără cavitate cu oglinzi. Energia impulsurilor de ieşire este dublă dacă se foloseşte oglindă posterioară cu reflexivitate totală şi oglindă frontală cu reflexivitate 4%. Au coerenţă scăzută, fascicolele de ieşire sunt ovale sau dreptunghiulare.
Lasere cu lichid
Laserele reprezentative cu lichid sunt laserele dye.
Mediul activ este o substanţă lichidă, colorată, organică, fluorescentă, dizolvată într-un solvent lichid, la temperatura camerei.
Pomparea se face cu lămpi cu descărcare sau laser extern.
Lungimea de undă de ieşire: UV apropiat … IR apropiat.
Laserele dye funcţionează în undă continuă, într-o lăţime de bandă spectrală foarte îngustă şi produc impulsuri foarte scurte, cu durate < 1 ps.
Sunt complexe, necesită elemente optice complicate iar obţinerea lungimilor de undă în tot spectrul vizibil impune schimbarea mediului activ.
Au eficienţă şi coerenţă mare.
Metode de creştere a performanţelor laserelor
Modificarea lungimii de undă a laserelor, prin:
generarea armonicelor laser – prin interacţiuni neliniare între RO şi materie. Apar armonici (2, 3, 4) de frecvenţă egală cu un multiplu al fecvenţei RO.
comutarea factorului de calitate al cavităţii laser;
bascularea cavitătii laser;
blocarea modului de oscilaţie laser;
folosirea unor materiale optice neliniare.
Îngustarea lăţimii liniei laser prin:
etalonul Fabry–Perot (placă trasparentă cu 2 suprafeţe reflectorizante ce formează un rezonator scurt, în interiorul cavităţii laser.). Lăţimea de bandă este minim 500kHz;
reţele cu una sau mai multe prisme cuplate în afara cavităţii laser. Sunt robuste, compacte, uşor de aliniat, cu eficienţă mare de conversie şi emisie spontană scăzută.
Surse de alimentare pentru lasere
Nu există un singur model de sursă de alimentare optimă pentru toate laserele.
surse în comutaţie de mare viteză, comandate de computer (ex. încărcarea unui condensator), pt. lasere solide cu lămpi cu descărcare;
surse de alimentare convenţionale, de tensiune continuă (ex. transformator, redresor şi filtru).
surse de curent specifice (drivere) şi circuite pt. controlul temperaturii (controlere) – pt. diode laser;
surse de tensiune continuă cu limitare de curent;
surse de curent cu zgomot scăzut – pt. diode laser cu lăţime îngustă a liniei;
Sursele de curent pentru diode laser funcţionează în două moduri de lucru:
- curent constant - controlul curentului de alimentare şi temperaturii diodei laser se face cu o buclă de reacţie.
- putere optică de ieşire constantă - când e necesară intensitate optică stabilă, dar controlul temperaturii este greu de realizat. Pentru controlul curentului de alimentare şi compensarea fluctuaţiilor de temperatură, fotodioda este conectată într-o buclă de reacţie. Dezavantaj: variaţia lungimii de undă cu temperatura.
