Un espejo dicroico facilita la extracción de energía al actuar como un filtro selectivo de longitud de onda dentro del resonador láser. Utilizando recubrimientos especializados de interferencia de película delgada, el espejo permanece altamente reflectante para la luz fundamental de 1064 nm para mantener el proceso de emisión láser, mientras que simultáneamente se vuelve altamente transmisivo (o reflectante en ángulos específicos) para la luz verde de 532 nm de frecuencia duplicada, permitiendo que salga del sistema.
Al desacoplar la ruta de salida de la luz verde del haz fundamental atrapado, los espejos dicroicos garantizan una salida eficiente y evitan que la luz verde de alta energía reingrese al medio de ganancia, donde causa pérdida de señal.
La Mecánica de la Separación de Longitudes de Onda
Recubrimientos de Interferencia de Película Delgada
La función principal de un espejo dicroico se basa en precisos recubrimientos de interferencia de película delgada.
Estas no son reflexiones metálicas estándar; son capas diseñadas que interactúan de manera diferente con longitudes de onda específicas.
Para un sistema láser de 532 nm, el recubrimiento se ajusta para gestionar dos comportamientos distintos en una sola superficie.
Atrapando el Fundamental de 1064 nm
Para mantener el funcionamiento del láser, la luz infrarroja fundamental (1064 nm) debe permanecer dentro del resonador.
El espejo dicroico proporciona Alta Reflectividad (HR) para esta longitud de onda específica.
Esto mantiene alta la densidad de fotones dentro de la cavidad, asegurando que el proceso de emisión estimulada continúe de manera eficiente.
Liberando el Verde de 532 nm
Una vez que la luz fundamental pasa a través de un cristal no lineal y se convierte en luz verde (532 nm), debe extraerse de inmediato.
El espejo dicroico está diseñado para ser Altamente Transmisivo (HT) o reflectante en un ángulo específico para esta nueva longitud de onda.
Esto permite que la luz verde "escape" del bucle de retroalimentación que atrapa la luz infrarroja.
Optimizando la Salida con la Geometría de la Cavidad
La Estrategia de Cavidad en Forma de U
La referencia destaca la efectividad de colocar estos espejos dentro de una cavidad en forma de U.
En esta configuración, el espejo dicroico actúa como un espejo de plegado o un acoplador de salida.
Dirige el haz fundamental de regreso al medio de ganancia mientras permite que el haz verde generado salga linealmente.
Previniendo Pérdidas Innecesarias
Un papel fundamental del espejo dicroico es proteger la eficiencia del sistema.
Si se permite que la luz de 532 nm se refleje de nuevo en el medio de ganancia, a menudo se absorbe o dispersa, lo que resulta en lente térmica o inestabilidad de salida.
Al exportar estratégicamente la luz verde lejos del medio de ganancia, el espejo minimiza estas pérdidas.
Comprendiendo las Compensaciones
Sensibilidad Angular
Los recubrimientos dicroicos son muy sensibles al ángulo de incidencia.
La referencia señala que la reflectividad y la transmisión ocurren en "ángulos específicos".
Si el espejo está ligeramente desalineado, las propiedades espectrales cambian, lo que podría atrapar la luz verde o dejar escapar la luz infrarroja.
Complejidad del Recubrimiento
Lograr una alta reflectividad para una longitud de onda y una alta transmisión para su armónico (la mitad de la longitud de onda) requiere una fabricación compleja.
Estos recubrimientos deben ser extremadamente precisos.
Las imperfecciones en el recubrimiento pueden provocar dispersión, lo que degrada la calidad general del haz láser.
Diseñando para la Máxima Eficiencia
Al integrar espejos dicroicos en un resonador, sus elecciones de diseño dependen de sus requisitos específicos de estabilidad y potencia.
- Si su enfoque principal es la Potencia de Salida: Asegúrese de que el espejo se coloque inmediatamente después del cristal de duplicación de frecuencia para extraer la luz verde antes de que incurra en pérdidas de propagación.
- Si su enfoque principal es la Calidad del Haz: Utilice una geometría de cavidad en forma de U para separar estrictamente la carga térmica del medio de ganancia de la salida verde generada.
El éxito en el diseño de láseres verdes, en última instancia, depende de la precisión de la capacidad del recubrimiento dicroico para discriminar entre la frecuencia fundamental y la duplicada.
Tabla Resumen:
| Característica | Haz Fundamental (1064 nm) | Segundo Armónico (532 nm) |
|---|---|---|
| Propiedad del Espejo | Alta Reflectividad (HR) | Alta Transmisividad (HT) |
| Función | Atrapa la luz en el resonador | Extrae energía como salida |
| Rol en la Cavidad | Mantiene la emisión estimulada | Previene la pérdida térmica en el medio de ganancia |
| Restricción Clave | Debe permanecer dentro del bucle | Debe salir del sistema inmediatamente |
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Referencias
- Tingting Lu, Weibiao Chen Weibiao Chen. Highly efficient single longitudinal mode-pulsed green laser. DOI: 10.3788/col201311.051402
Este artículo también se basa en información técnica de Belislaser Base de Conocimientos .
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