Nd:YAG ласер
Nd:YAG laser je tip čvrstotelnog lasera koji kao izvor zračenja koristi matricu itrijum aluminijum granata (YAG), dopiranu atomima neodijuma Nd. Aktivnu sredinu ovog lasera predstavljaju trostruko jonizovani atomi neodijuma (Nd+3).
Princip rada[uredi | uredi izvor]
Atomi neodijuma su slične veličine kao i atomi itrijuma, pa ga oni mogu zameniti u strukturi. Nd:YAG je četvoronivoski laser, koji emituje infracrveno zračenje talsne dužine 1064 nm. Ovaj laser se može podesiti za rad na talasnim dužinama od 940, 1120, 1320, i 1440 nm. Laserski snop ovog lasera je moguće usmeriti ka kristalu sa nelinearnim optičkim svojstvima, čime će se dobiti laserski snop sa fotonima koji imaju dvostruko veću energiju od onih koji su upali u kristal. Tako je dobijena talasna dužina od 532 nm, što odgovara zelenoj svetlosti. Kristal granata ima veliku toplotnu provodnost, pa se ovaj laser može upotrebiti za rad u kontinualnom režimu. Kristali granata su veliki nekoliko milimetara, pri čemu je količina dopiranih atoma neodijuma relativno velika (oko 1%). Mogu se napraviti i slični laseri od drugih materijala, koji sadrže neodijum npr. itrijum litijum fluorid (YLF), itrijum vanadat (YVO4) ili staklo. Kod lasera Nd:staklo spektralne linije nisu tako oštre kao kod Nd:YAG lasera, jer staklo nema pravilnu kristalnu strukturu, pa atomi neodijuma nisu u jednakim okruženjima. Staklo nema tako dobru toplotnu provodnost kao YAG, pa se Nd:staklo laseri moraju koristiti u impulsnom režimu. Sa druge strane, Nd:staklo laseri nemaju ograničenja u dimenzijama, a količina neodijuma u staklu može biti i 30%, pa ovi laseri mogu imati veliku izlaznu snagu. Najveći dosad napravljeni laseri su upravo tipa Nd:staklo. Zbog apsorpcije zračnja Nd:YAG na talasnim dužinama od: 730-760 nm i 790-820 nm, kao pobuda se koristi kriptonska bljeskalica, za razliku od ostalih lasera, gde se radije koristi ksenonska bljeskalica, koja daje više svetla.
Primena[uredi | uredi izvor]
Ovi laseri imaju višestruku primenu u:
- medicini
- Oftalmologiji - pri tretmanu katarakte i glaukoma
- Onkologiji - mogu biti korišćeni za uklanjanje raka kože.
- estetskoj hirurgiji - za lasersko uklanjanje kose, i tretman proširenih vena.
- stomatologiji
- proizvodnji: za rezanje, brušenje, varenje i drugu obradu metala
- vojne svrhe, uglavnom kao laserski daljinomer.
- spektroskopiji
Neke fizičke i hemijske osobine YAG kristala[uredi | uredi izvor]
- Formula: Y3Al5O12
- molekularna težina: 596.7
- Kristalna struktura: kubna
- krutost: 8–8.5 (Moh)
- Tačka topljenja: 1950°C (3540°F)
- gustina: 4.55 g/cm3
Osobine Nd:YAG kristala na 25°C sa 1% dopiranog neodijuma[uredi | uredi izvor]
- Formula: Y2.97Nd0.03Al5O12
- molekularna težina Nd: 0.725%
- Broj atoma Nd po jedinici zapremine: 1.38×1020 /cm3
- Emisiona talasna dužina: 1064 nm
- pri prelazu između nivoa: 4F3/2 → 4I11/2
- Trajanje fluorescencije: 230 μs
- Termalna provodnost: 0.14 W·cm-1·K-1
- Specifična toplotna kapavitivnost: 0.59 J·g-1·K-1
- Termalno širenje: 6.9×10-6 K-1
- dn/dT: 7.3×10-6 K-1
- Jangov moduo elestičnosti: 3.17×104 K·g/mm-2
- Poasonov koeficient: 0.25
- Termalna otpornost: 790 W·m-1
