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29 de diciembre de 2015

Diferentes Tipos de Laser Nd YAG

Existen gran variedad de equipos laser, hoy les contaremos sobre los equipos laser NAD, que aunque prometian ser un gran avance por la profundidad alcanzada por sus rayos de luz, en la practica no resultaron ser tan buenos por la poca afinidad hacia la melanina de los vellos

Nd: YAG (granate de itrio aluminio dopado con neodimio; Nd: Y 3 Al 5 O 12) es un cristal que se utiliza como un medio láser paraláseres de estado sólido. El dopante, triplemente ionizado de neodimio, Nd (III), típicamente sustituye una pequeña fracción (1%) de lositrio iones en la estructura cristalina de host del granate de itrio aluminio (YAG), puesto que los dos iones son de tamaño similar. [1 ] Es el ion de neodimio la cual proporciona la actividad de acción láser en el cristal, de la misma manera como ion de cromo de color rojo en láseres de rubí. [1]
Operación láser de Nd: YAG se demostró por primera vez por JE Geusic et al en. Laboratorios Bell en 1964. [2]

Tecnología [editar]


Iones de neodimio en varios tipos de cristales iónicos, y también en las gafas, actúan como un medio de ganancia de láser, típicamente emitiendo 1.064 nm de luz de una transición atómica particular en el de iones de neodimio, después de ser "bombeado" en la excitación de una fuente externa
Nd: YAG láseres son bombeados ópticamente usando un tubo de destellos o láser diodos. Estos son uno de los tipos más comunes de láser, y se utilizan para muchas aplicaciones diferentes. Nd: YAG típicamente emiten luz con una longitud de onda de 1064 nm, en el infrarrojo. [3] Sin embargo, también hay transiciones cerca de 940, 1.120, 1.320, y 1,440 nm. Nd: YAG operan tanto en modo pulsado y continuo. Pulsada Nd: YAG son típicamente funcionar en el llamado Q-conmutaciónmodo: un conmutador óptico se inserta en la cavidad láser en espera de un máximo de inversión de población en los iones de neodimio antes de que se abra. Entonces la onda de luz se puede ejecutar a través de la cavidad, despoblando el medio láser emocionado a la máxima inversión de población. En este modo Q-switched, se han logrado potencias de salida de 250 megavatios y duraciones de pulso de 10 a 25 nanosegundos. [4] Los pulsos de alta intensidad pueden ser eficientementedoble frecuencia para generar luz láser a 532 nm, o armónicos superiores a 355 y 266 nm.
Nd: YAG absorbe principalmente en las bandas comprendidas entre 730-760 nm y 790-820 nm. [3] A bajas densidades de corriente criptón lámparas de destellos tienen una mayor producción en esas bandas que lo hacen los más comunes de xenón lámparas, que producen más luz alrededor de los 900 nm . Por lo tanto, los primeros son más eficientes para el bombeo de Nd:. YAG [5]
La cantidad del neodimio dopante en el material varía de acuerdo con su uso. Para onda continua de salida, el dopaje es significativamente inferior a la de los láseres pulsados. Las barras de CW ligeramente dopadas se pueden distinguir ópticamente por ser menos color, casi blanco, mientras que las barras de mayor dopado son de color rosa-púrpura.
Otros materiales huésped común para neodimio son: (YLF fluoruro de litio de itrio, 1047 y 1053 nm), YVO 4 (ortovanadato itrio, 1064 nm), y el vidrio. Un material huésped particular se elige con el fin de obtener una combinación deseada de propiedades ópticas, mecánicas y térmicas. Láseres de Nd: y variantes YAG se bombearon ya sea porflashtubes, continuas lámparas de descarga de gas, o en el infrarrojo cercano diodos de láser (láser DPSS). Prestabilized láser (PSL) tipos de Nd: YAG han demostrado ser particularmente útiles en el suministro de las vigas principales de ondas gravitacionales interferómetros como LIGO, VIRGO, GEO600 y TAMA.

Aplicaciones [editar]

Medicina [editar]


Con lámpara de hendidura de fotos de la opacificación capsular posterior visibles unos pocos meses después de la implantación de la lente intraocular en el ojo, visto en retroiluminación
Nd: YAG se utilizan en oftalmología para corregir la opacificación capsular posterior, una condición que puede ocurrir después de la catarata de la cirugía, y para periférica iridotomía en pacientes con glaucoma agudo de ángulo cerrado, donde ha reemplazado iridectomía quirúrgica. Doble frecuencia de Nd: YAG (longitud de onda 532 nm) se utilizan para pan-retinafotocoagulación en pacientes con retinopatía diabética.
Nd: YAG que emite luz a 1064 nm haber sido el láser más ampliamente utilizado para la termoterapia inducida por láser, en el que las lesiones benignas o malignas en varios órganos se ablación por el haz.
En oncología, Nd: YAG se pueden utilizar para eliminar la piel cánceres. [6] También se utilizan para reducir los nódulos tiroideos benignos, [7] y para destruir las lesiones hepáticas malignas primarias y secundarias. [8] [9]
Para el tratamiento de la hiperplasia prostática benigna (HPB), Nd: YAG se pueden utilizar para la cirugía de próstata con láser -una forma de la resección transuretral de la próstata.
Estos láseres también se utilizan ampliamente en el campo de la medicina estética para la depilación láser y el tratamiento de menores vasculares defectos tales como las arañas vasculares en la cara y las piernas. Recientemente se usa para disecar la celulitis, una enfermedad rara de la piel por lo general ocurre en el cuero cabelludo.
Usando histeroscopia el láser Nd: YAG se ha utilizado para la eliminación de septos uterina en el interior del útero. [10]
En podología, el láser Nd: YAG se utiliza para tratar la onicomicosis, que es la infección por el hongo de la uña del pie. [11] Los méritos del tratamiento con láser de estas infecciones no son claras, y la investigación se está haciendo para establecer la eficacia. [12 ] [13]

Fabricación [editar]

Nd: YAG se utilizan en la fabricación para el grabado, grabado, o marca una gran variedad de metales y plásticos, o para el metal procesos de mejora de superficie como de granallado por láser. [14] Se utilizan extensivamente en la fabricación para el corte y soldadura de acero, semiconductores y varios aleaciones. Para aplicaciones de automoción (corte y soldadura de acero) los niveles de potencia son típicamente 1-5 kW. Perforación de aleación super (para piezas de turbinas de gas) normalmente utiliza Nd pulsado: YAG (pulsos de milisegundos, no Q-switched). También se emplean YAG hacer: Nd marcas subsuperficiales en materiales transparentes tales como vidrio o cristal acrílico. Los láseres de hasta 400 W se utilizan para la fusión selectiva por láser de metales en la fabricación aditiva por capas. En aplicaciones aeroespaciales, que se pueden utilizar paraperforar orificios de refrigeración para la eficiencia de escape del flujo de aire mejorado / calor. [Cita requerida]
Nd: YAG también se utilizan en el proceso de creación rápida de prototipos no convencional láser diseñados conformación neta (Lens).
Granallado láser utiliza típicamente de alta energía (10 a 40 Joule), 10 a 30 de impulsos de nanosegundos, mostró sistemas de láser para generar gigavatios de energía en la superficie de una parte, centrándose el haz de láser reduce a unos pocos milímetros de diámetro. Granallado láser es a diferencia de los otros procesos de fabricación descritos aquí en que ni calienta o añade material, es un proceso mecánico en frío de trabajo el componente metálico para impartir esfuerzos residuales de compresión. Granallado láser es ampliamente utilizada en motores de turbina a gas, tanto en la industria aeroespacial y de generación de energía para la mejora de la tolerancia al daño de los componentes y la vida de fatiga y aumentar la fuerza. [15]

Dinámica de fluidos [editar]

Nd: YAG también pueden utilizarse para técnicas de visualización de flujo en la dinámica de fluidos (por ejemplo partículas velocimetría de imagen o fluorescencia inducida por láser). [16]

Odontología [editar]

Nd: YAG láseres dentales se utilizan para los tejidos blandos cirugías en la cavidad oral, tales como gingivectomía, periodontal desbridamiento sulcular, LANAP, frenectomía,biopsia, y la coagulación de los sitios donantes de injertos.

Militar [editar]


Militar excedente de Nd: YAG telémetro láser de disparo. El láser dispara a través de un colimador, enfocar el haz, que alcanza un agujero a través de un bloque de goma, liberando un estallido de plasma.
El láser Nd: YAG es el láser más común usado en designadores láser y telémetros láser.
El chino ZM-87 cegadora arma láser utiliza un láser de este tipo, aunque sólo 22 se han producido debido a su prohibiciónpor la Convención sobre Ciertas Armas Convencionales.

Espectroscopía de cavidad ring-down (CRDS) [editar]

El Nd: YAG se puede utilizar en la aplicación de la espectroscopía de cavidad ring-abajo, que se utiliza para medir la concentración de una sustancia que absorbe la luz.

Espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) [editar]

Una gama de Nd: YAG se utilizan en el análisis de elementos en la tabla periódica. Aunque la aplicación por sí mismo es bastante nuevo, con respecto a los métodos convencionales, tales como XRF o ICP, se ha demostrado ser menos tiempo y es una opción más barata para probar las concentraciones de elementos. Un Nd alta potencia: YAG se enfoca sobre la superficie de la muestra para producir plasma. La luz procedente del plasma es capturado por los espectrómetros y los espectros característicos de cada elemento puede ser identificado, permitiendo concentraciones de elementos en la muestra a medir.

Bombeo láser [editar]

Nd: YAG, principalmente a través de sus armónicos segundo y tercero, son ampliamente utilizados para excitar láseres de colorante, ya sea en el líquido [17] o de estado sólido.[18] También se utilizan como fuentes de bombeo para láseres de estado sólido vibronically ampliadas tales como Cr 4+: YAG o vía el segundo armónico para el bombeo de Ti: los láseres de zafiro.

Automotive [editar]

Investigadores de Japón Institutos Nacionales de Ciencias Naturales están desarrollando sistemas de ignición láser que utilizan chips de YAG para encender el combustible en un motor, en lugar de un bujía. [19] [20] Los láseres utilizan varios pulsos largos 800 picosegundos para encender el combustible, produciendo de encendido más rápido y más uniforme. Los investigadores dicen que estos encendedores podrían dar mejor rendimiento y economía de combustible, con menos emisiones nocivas.

Frecuencias adicionales [editar]

Para muchas aplicaciones, la luz infrarroja es de doble frecuencia o -tripled utilizando materiales ópticos no lineales como triborato de litio para obtener visible (532 nm, verde) oultravioleta luz. Borato de litio cesio genera los 4º y 5º armónicos de la Nd: YAG 1064 longitud de onda fundamental nm. Un verde puntero láser es una frecuencia doble Nd: YVO4 láser de estado sólido bombeado por diodos (láser DPSS). Nd: YAG se puede también hacer a lase en su no principal longitud de onda. La línea en 946 nm se emplea normalmente en los láseres DPSS "puntero láser azul", donde se duplicó a 473 nm.

Propiedades físicas y químicas de Nd: YAG [editar]

Propiedades de cristal YAG [editar]

  • Fórmula: Y 3 Al 5 O 12
  • Peso molecular: 596,7
  • Estructura cristalina: Cúbico
  • Dureza: 8-8.5 (Moh)
  • Punto de fusión: 1950 ° C (3540 ° F)
  • Densidad: 4,55 g / cm 3

El índice de refracción de Nd: YAG [editar]

Longitud de onda (m)Índice n (25 ° C)
0.81.8245
0.91.8222
1.01.8197
1.21.8152
1.41.8121
151.8121
6.01,8621 [cita requerida]

Propiedades de Nd: YAG a 25 ° C (con 1% Nd dopaje) [editar]

  • Fórmula: Y 2.97 Nd 0.03 Al 5 O 12
  • Peso de Nd: 0,725%
  • Los átomos de Nd por unidad de volumen: 1,38 × 10 20 / cm 3
  • Cargue estado de Nd: 3 +
  • Longitud de onda de emisión: 1064 nm
  • Transición: 4 F 2.3 → 4 I 2.11
  • Duración de la fluorescencia: 230 mu s
  • Conductividad térmica: 0,14 W · cm -1 · K -1
  • Calor específico: 0,59 J · g -1 · K -1
  • La expansión térmica: 6,9 × 10 -6 K -1
  • n / d T: 7,3 × 10 -6 K -1
  • Módulo de Young: 3,17 × 10 4 K · g / mm -2
  • El coeficiente de Poisson: 0.25
  • Resistencia al choque térmico: 790 W · m -1

Referencias y notas [editar]

  1. Jump up to:Un b Koechner §2.3, pp. 48-53.
  2. Jump up^ Geusic, JE; Marcos, HM; Van Uitert, LG (1964). "Oscilaciones láser de aluminio de itrio nd-dopado, galio itrio y granates gadolinio" Applied Physics Letters 4 (10):. 182. bibcode:1964ApPhL ... 4..182G. Doi: 10.1063 / 1.1753928.
  3. Jump up to:Un b Yariv, Amnón (1989). Electrónica Cuántica (3ª ed.). Wiley. pp. 208 a 211. ISBN 0-471-60997-8.
  4. Jump up^ Walter Koechner (1965) Ingeniería de láser de estado sólido, Springer-Verlag, p. 507
  5. Jump up^ Koechner §6.1.1, pp. Doscientas cincuenta y uno hasta doscientos sesenta y cuatro.
  6. Jump up^ Moskalik, K; Un Kozlov; E Demin; E Boiko (2009). "La eficacia del tratamiento de cáncer de piel facial con alta energía pulsada neodimio y Nd: YAG Láseres" Cirugía Láser Photomedical 27 (2):.. 345-9 doi: 10.1089 / pho.2008.2327. PMID 19382838.
  7. Jump up^ Valcavi R, Riganti F, Bertani A, D Formisano, Pacella CM. (Noviembre de 2010). "Laser Ablación percutánea de Cold benignos nódulos tiroideos: A 3 años de estudio de seguimiento en 122 pacientes" tiroides 20 (11):.. 1253/61 doi: 10.1089 / thy.2010.0189.PMID 20929405.
  8. Jump up^ Pacella CM, Francica G, Di Lascio FM, Arienti V, Antico E, Caspani B, Magnolfi F, Megna AS, Pretolani S, Regine R, Sponza M, R Stasi. (Junio ​​de 2009). "El resultado a largo plazo de los pacientes cirróticos con carcinoma hepatocelular temprano tratados con ablación por láser percutánea guiada por ultrasonido: un análisis retrospectivo" Journal of Clinical Oncology 27 (16):.. 2.615-21 doi: 10.1200 / JCO.2008.19.0082. PMID19332729.
  9. Jump up^ Pompili M, Pacella CM, Francica G, M Angelico, Tisone G, Craboledda P, Nicolardi E, Rapaccini GL, Gasbarrini G. (Junio ​​de 2010). "Ablación por láser percutáneo del carcinoma hepatocelular en pacientes con cirrosis hepática en espera de un trasplante de hígado"European Journal of Radiology 74 (3):. E6-e11. Doi: 10.1016 / j.ejrad.2009.03.012.PMID 19345541.
  10. Jump up^ Yang J, Yin TL, Xu WM, Xia LB, Li AB, Hu J. (2006). "Resultado reproductivo de útero septo después del tratamiento histeroscópica con neodimio: YAG" Photomed Laser Surg24 (5):.. 625. doi: 10.1089 / pho.2006.24.625. PMID 17069494.
  11. Jump up^ Ledon, Jennifer A .; Savas, Jessica; Franca, Katlein; Chacón, Anna; Nouri, Keyvan (2012). "Láser y la terapia de luz para la onicomicosis: una revisión sistemática" Láseres en Ciencias Médicas.. Doi: 10.1007 / s10103-012-1232-y. ISSN 0.268-8.921.
  12. Jump up^ Mozena, John; Haverstock, Brent (mayo de 2010). "La atención Láser en onicomicosis: puede ser eficaz?" Podología Hoy 23 (5):. 54-59.
  13. Jump up^ Mozena, John D .; Mitnick, Joshua P. (octubre de 2009). "Conceptos emergentes en el tratamiento de la onicomicosis" Podología Hoy 22 (10):. 46-51.
  14. Jump up^http://www.academia.edu/6125762/Studies_on_laser_peening_of_spring_steel_for_automotive_applications
  15. Jump up^ Http://www.lsptechnologies.com/why-laser-peen.php
  16. Jump up^ Palafox, Gilbert N .; Mimbre, Ryan B .; Elkins, Christopher J. (2003). "El rápido in vitro experimentación flujo fisiológico utilizando una rápida imagen de partículas de prototipos y velocimetría" (pdf) 2003 Summer Conferencia Bioingeniería:.. 419 Obtenido 10/10/2007.
  17. Jump up^ FP Schäfer (Ed.), Tinte Lasers (Springer-Verlag, Berlin, 1990).
  18. Jump up^ FJ Duarte, sintonizable Óptica Láser (Elsevier-académico, Nueva York, 2003).
  19. Jump up^ Coxworth, Ben (21 de abril de 2011). "Encendedores láser podría significar el fin de la bujía humilde". Gizmag. Consultado el 30 de marzo 2012.
  20. Jump up^ Pavel, Nicolaie; et al. (2011). "Compuesto, cerámica sin metal, de alta potencia pico de Nd: YAG / Cr 4+: YAG monolítica micro-láser con salida de varias vigas de encendido del motor" Optics Express 19 (10):.. 9.378-9.384 bibcode: 2011OExpr .. 19.9378P. doi:10.1364 / OE.19.009378. PMID 21643194.
  • Siegman, Anthony E. (1986). Los láseres. University Science Books. ISBN 0-935702-11-3.
  • Koechner, Walter (1988). Ingeniería láser de estado sólido (2ª ed.). Springer-Verlag. ISBN 3-540-18747-2.

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