Un laser a vetro di erbio è una sorgente laser efficiente che utilizza ioni di erbio (Er³⁺) drogati nel vetro come mezzo di guadagno. Questo tipo di laser trova applicazioni significative nell'intervallo di lunghezze d'onda del vicino infrarosso, in particolare tra 1530 e 1565 nanometri, cruciale nelle comunicazioni in fibra ottica, poiché la sua lunghezza d'onda corrisponde alle caratteristiche di trasmissione della fibra ottica, migliorando efficacemente la distanza e la qualità della trasmissione del segnale.
Principio di funzionamento
1. Mezzo di guadagno: il nucleo del laser è un materiale vetroso drogato con ioni di erbio, comunemente vetro Yb drogato con erbio o vetro di quarzo drogato con erbio. Questi ioni di erbio fungono da mezzo di guadagno nel laser.
2. Sorgente di eccitazione: gli ioni di erbio vengono eccitati da una sorgente luminosa a pompa, come una lampada allo xeno o un laser a diodo ad alta efficienza, che passa allo stato eccitato. La lunghezza d'onda della sorgente a pompa deve corrispondere alle caratteristiche di assorbimento degli ioni di erbio per ottenere un'eccitazione ottimale.
3. Emissione spontanea e stimolata: gli ioni di erbio eccitati emettono spontaneamente fotoni, che possono collidere con altri ioni di erbio, innescando l'emissione stimolata e aumentando ulteriormente l'intensità luminosa. Questo processo si ripete continuamente, portando all'amplificazione del laser.
4. Uscita laser: attraverso gli specchi posti ad entrambe le estremità del laser, una parte della luce viene reimmessa selettivamente nel mezzo di guadagno, creando una risonanza ottica e producendo infine un'uscita laser a una lunghezza d'onda specifica.
Caratteristiche principali
1. Lunghezza d'onda: la lunghezza d'onda di uscita primaria è compresa tra 1530 e 1565 nanometri, il che è particolarmente importante per una trasmissione efficiente dei dati nelle comunicazioni in fibra ottica.
2. Efficienza di conversione: i laser al vetro di erbio hanno un'elevata efficienza di conversione della luce di pompaggio, garantendo un buon utilizzo dell'energia in varie applicazioni.
3. Guadagno a banda larga: presentano un'ampia larghezza di banda di guadagno, che li rende adatti a gestire simultaneamente segnali a più lunghezze d'onda per soddisfare le moderne esigenze di comunicazione.
Applicazioni
1. Comunicazione in fibra ottica: nei sistemi di comunicazione, i laser al vetro di erbio vengono utilizzati per l'amplificazione e la rigenerazione del segnale, migliorando significativamente la distanza e la qualità della trasmissione, soprattutto nelle reti in fibra ottica a lunga distanza.
2. Lavorazione dei materiali: ampiamente applicati in settori industriali quali taglio laser, saldatura e incisione, i laser al vetro di erbio consentono una lavorazione precisa dei materiali grazie alla loro elevata densità energetica.
3.Medico: in campo medico, i laser al vetro di erbio vengono utilizzati per vari trattamenti laser, come quelli dermatologici e quelli chirurgici oftalmici, grazie alle loro eccellenti caratteristiche di assorbimento in lunghezze d'onda specifiche per i tessuti biologici.
4. Lidar: in alcuni sistemi lidar, per il rilevamento e la misurazione vengono impiegati laser a vetro di erbio, che forniscono un supporto dati preciso per la guida autonoma e la mappatura topografica.
Nel complesso, i laser al vetro di erbio dimostrano un notevole potenziale applicativo in molteplici campi grazie alle loro prestazioni efficienti e affidabili.
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Data di pubblicazione: 10-ott-2024