OTTIMIZZAZIONE E UTILIZZO DI UN LASER A CO2+: MGF2 TUNABILE NELL INFRAROSSO

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Il laser a Cobalto a stato solido utilizza come elemento attivo una matrice cristallina di fluoruro di magnesio drogata con gli ioni attivi di cobalto. Una laser di questo tipo può essere utilizzato sia come sorgente per fare spettroscopia infrarossa che come laser di pompa per altri laser.

Durante questo lavoro di tesi è stato ottimizzato un laser a cobalto e se ne sono viste alcune applicazioni.

Questo laser a stato solido utilizza come elemento attivo una matrice cristallina di fluoruro di magnesio drogata con gli ioni attivi di cobalto. Una laser di questo tipo può essere utilizzato sia come sorgente per fare spettroscopia infrarossa che come laser di pompa per altri laser.

La banda di emissione del laser va da 1.6 a 2.1 ?m. Per avere una migliore radiazione in uscita, a seconda della lunghezza d’onda voluta, si utilizzano tre coppie di specchi che presentano differenti trasmettività e riflettività al variare della frequenza ed un filtro birifrangente di quarzo che permetta una migliore selezione della lunghezza d’onda di lavoro.

Il mezzo attivo, che lavora meglio a bassa temperatura, è posto in un criostato che viene riempito con azoto liquido. Per migliorare l’isolamento termico il criostato è tenuto sotto vuoto tramite una pompa turbomolecolare.Poiché le vibrazioni meccaniche e acustiche disturbano il lavoro del laser a cobalto, una delle prime modifiche fatte è stata quella di utilizzare oltre alla pompa turbomolecolare una pompa ionica. Quest’ultima cattura le molecole di gas e le fissa all’interno della stessa pompa, in questo modo diminuisce il numero di particelle di gas libere e migliora il vuoto. Visto il suo funzionamento, per evitarne il danneggiamento si deve fare un pre-vuoto. Per questo motivo la ionica deve essere attivata dopo che la turbomolecolare ha gia fatto il vuoto.

Per migliorare il risonatore ottico all’interno della cavità laser, si è montato lo specchio in uscita dal laser su un supporto con un piezoelettrico. È possibile applicare una tensione continua su piezoelettrico e, variando il potenziale, allungare o accorciare la cavità per ottimizzare il fascio in uscita.

Per una migliore selezione della frequenza di lavoro è stato scritto un programma per progettare dei nuovi filtri birifrangenti. Tramite tale programma, realizzato con il linguaggio Matlab, è stata fatta una simulazione dell’andamento della trasmettività del fascio in uscita al variare dello spessore e dell’inclinazione di più lamine di quarzo inserite nella cavità laser per varie lunghezze d’onda.

Abbiamo utilizzato questo laser a cobalto come laser di pompa per una cavità a quattro specchi con mezzo attivo un cristallo di Cr2+:ZnSe. Quest’ultimo cristallo presenta un forte assorbimento per 1.75?m; il nostro laser può fornire il pompaggio necessario a far laserare questo sistema che emette radiazione di 2.4?m circa.

Il laser a cobalto è stato utilizzato anche per fare spettroscopia infrarossa su un cristallo drogato con Tm al 12% ed Erbio al 0.5% e su delle pasticche e film di ZnSe drogato con Cr.