Láseres de recombinación iónica

Abstract

El objeto de esta tesis es estudiar ciertos parámetros característicos que determinan el funcionamiento de los láseres de recombinación. Para ello se diseñó y construyó un láser de recombinación en cadmio empleando la técnica de SPER y se estudio tanto experimental como teóricamente el plasma formado en la descarga. Como la ganancia de pequeña señal medida en nuestro láser (Capítulo II) resulta ser dos órdenes de magnitud mayor que la calculada para valores de temperatura y densidad electrónica que figuran en la literatura, fueron medidos estos parámetros del plasma mediante técnicas espectroscópicas (Capítulo III). Los resultados obtenidos muestran que la temperatura electrónica es significativamente menor que la reportada. En el Capítulo IV se muestra como los valores obtenidos para la ganancia de pequeña señal pueden ser explicados mediante cálculos teóricos apropiados. En lo que respecta a la densidad de electrones máxima para láseres de recombinación Wood y Silfvast proponen un valor teórico para este parámetro. Sobre esta base observan que las restricciones por atrapamiento de la radiación en el volumen de los plasmas son significativas para láseres que operen a longitudes de onda menores que 100 nm. Predicen además energías - específicas de salida mayores que las obtenidas por los láseres de excímeros halógeno-gas noble para longitudes de onda menores - que 150 nm. Esta estimación teórica para la densidad crítica de electrones falla al ser aplicada a láseres de recombinación en los que la desexcitación del nivel láser inferior es importante como en el caso del láser de Sr II. En el Capítulo IV se presentan nue vas relaciones para el cálculo del valor crítico de la densidad - de electrones en diferentes sistemas de recombinación, ejemplificados por los láseres de Cd I y Sr II. Este análisis se basa en la condición de inversión de población incluyendo los procesos de desexcitación radiativa y colisional asociado con los dos niveles láser, obteniéndose una adecuada concordancia entre los va lores críticos propuestos y los valores experimentales obtenidos. En el mismo capítulo se desarrolla también un modelo espacio-temporal que permite calcular la ganancia del láser como función de la posición en la descarga y del tiempo, durante la recombinación.