Na semana passada vimos que para ser um bom meio ativo para um laser, um material ao receber energia externa deve armazená-la por um tempo relativamente grande e só então liberá-la, permitindo que uma reação em cadeia possa acontecer. Existem quatro grupos de diferentes meios ativos, focaremos nos dois últimos, onde há maior relação com a engenharia de materiais.
- Laser a gás – O exemplo mais famoso é o laser de CO2. Nesse tipo de laser, o meio que produz luz encontra-se no estado gasoso.
- Laser líquido – Nesse grupo, o meio gerador de laser é um líquido, geralmente um corante orgânico.
- Laser de estado sólido – Diferentemente das duas classes anteriores, o meio ativo agora é um material sólido, sendo este cristalino ou vítreo. Esse material sólido, normalmente safira (Al2O3), neodímio ou itérbio, é dopado com íons, os quais são comumente do grupo dos terra-raras. O laser mais difundido desse grupo é o Nd:YAG (neodímio dopado com granada de ítrio e alumínio). O primeiro laser de estado sólido foi o de rubi, o qual ainda é utilizado em algumas aplicações.
- Laser de semicondutor (ou diodo) – Dentre todos os outros grupos de laser, esse é certamente o mais conhecido e produzido, já que é utilizado em telecomunicações e armazenagem de dados por meios óticos, como ocorre nos CDs. O meio ativo é um semicondutor ou diodo, que assim como nos lasers de estado sólido, encontra-se no estado sólido. O que faz com que os semicondutores não pertençam ao grupo anterior é o fato de funcionarem com um mecanismo diferente: Em vez de ser a incidência de luz/fótons que provoca a emissão estimulada de outros fótons e uma reação em cadeia para formar o laser, o que desencadeia esse processo é energia elétrica. Com isso, conseguem-se lasers muito baratos, compactos e que consumem pouca energia.
Nas tabelas abaixo veremos os tipos de laser de estado sólido e de diodo mais comuns e suas principais aplicações:
Lasers de estado sólido:
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Meio ativo |
Comprimento de onda (µm) |
Aplicações/Observações |
| Laser de Rubi | 0,694 | Holografia, remoção de tatuagens./ Foi o primeiro laser de luz visível inventado (1960) |
| Nd:YAG | 1,064 | Processamento de materiais, cirurgias, remoção de tatuagens, remoção de pêlos, odontologia, inicialização de outros lasers, etc. / É um dos lasers de alta potência mais comuns. |
| NdCrYAG | 1,064 | Produção experimental de nanopartículas |
| Er:YAG | 2,94 | Odontologia e cirurgia facial |
| Nd:YLF | 1,047 e 1,053 | Inicialização de outros lasers |
| Nd:YVO4 | 1,064 | Inicialização de outros lasers, microusinagem e marcação e apontador de laser de cor verde |
| Nd:Vidro | ~1,062 (dopado com silicatos)
~1,054 (dopado com fosfatos) |
Usado para potências extremamente elevadas (terawatts) e para confinamento inercial (iniciação de reações de fusão nuclear) |
| Ti:Safira | 0,65-1,100 | Espectroscopia, LIDAR (medição da distância até objetos distantes via laser), produção de pulsos ultracurtos (ordem de ps) |
| Tm:YAG | 2,0 | LIDAR |
| Yb:YAG | 1,03 | Processamento de materiais, refrigeração óptica, LIDAR, microscopia multifóton |
| Ho:YAG | 2,1 | Remoção de tecidos, tratamento de cálculo renal, odontologia |
| Cr:ZnSe | 2,2 – 2,8 | Radar de infravermelho, contramedida a mísseis guiados por calor |
| Ce:LiSAF e Ce:LiCAF | ~0,28 a 0,316 | LIDAR, pesquisas em óptica, sensoriamento atmosférico remoto |
| Laser de alexandrite (Cr:BeAl2O4) | 0,7- 0,82 | Uso dermatológico, LIDAR, usinagem |
Lasers de semicondutores:
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Meio ativo |
Comprimento de onda (µm) |
Aplicações/Observações |
| GaN | 0,4 | Discos ópticos, leitura e gravação de Blu-ray |
| InGaN | 0,4 – 0,5 | Projetor de vídeo |
| AlGaInP e AlGaAs | 0,63-0,9 | Tipo de laser mais comum no mundo. Aplicado em discos ópticos, apontadores a laser, DVD, CD, iniciação de lasers de estado sólido, usinagem e medicina |
| InGaAsP | 1,0-2,1 | Telecomunicações, iniciação de lasers de estado sólido, usinagem e medicina |
| Laser de silício híbrido | Infravermelho médio | Comunicação óptica de baixo custo |
Fontes: