Láser Raman de diamante para la cirugía láser

A una tasa de repetición de pulso de 5 kHz, el láser Raman generó una salida de 1,2 W con una eficiencia de conversión del 63,5%, una curva de eficiencia del 75%, y un pico de conversión instantánea de pulso de 85% que es competitivo con el 65% de eficiencia logrado por los láseres Raman actuales, que típicamente usan cristales hechos de silicona, nitrato de bario, o tungsteno metálico para amplificar la luz creada por una bomba de láseres transformados Q. Comparados con esos materiales, el diamante tiene una ganancia óptica más alta (91%), y una conductividad térmica mayor, haciéndolo ideal para aplicaciones de alto poder, variando desde tecnologías de defensa y detectores de gas hasta dispositivos médicos y mapeo de gases de invernadero.

Los cristales de diamante artificial se hacen crecer usando un proceso artificial conocido como depósito de vapor químico, permitiendo la síntesis de cristales con una birrefringencia más baja, que los hace menos probable de dividir un rayo de luz entrante. Los cristales de diamante futuros también pueden ser hechos para generar una variedad más amplia de longitudes de onda de luz, cada una de las cuales tiene sus propias aplicaciones- desde la luz ultravioleta de 225 nanómetros hasta la luz del lejano infrarrojo en 100 micras. El dispositivo está optimizado actualmente para producir luz láser amarilla útil para aplicaciones médicas como cirugía ocular, y otras aplicaciones deben ser posibles con esquemas diferentes de optimización. El estudio fue publicado en la edición de Septiembre de 2009 de Optics Letters.

"El diamante es un material completamente bizarro con propiedades únicas y extremas; el diamante de cristal simple es muy nuevo en la escena como un material óptico y láser", dijo el autor principal, Richard Mildren, Ph.D. "El material es ahora lo suficientemente bueno para empezar a moverse en aplicaciones que son de interés práctico real”.

El láser Raman es un producto derivado de la dispersión Raman, descubierto en 1928 por el Nobel laureado Chandrasekhara Venkata Raman y Kariamanickam Srinivasa Krishnan en líquidos, e independientemente por Grigory Landsberg y Leonid Mandelshtam en cristales. Cuando la luz golpea una sustancia, hace que sus átomos vibren simpáticamente; la colisión de fotones con la sustancia causa que algunos de los fotones ganen o pierdan energía, produciendo una luz secundaria de una longitud de onda diferente. Un láser Raman toma esta luz secundaria y la amplifica reflejándola y bombeando energía en el sistema para emitir un rayo láser coherente.

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Macqaurie University
Australian Defence Science and Technology Organisation