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O principal componente de um laser de Ti:Safira é o íon Ti 3+ embebido em um
cristal de Safira (Al2O3), caracterizado por uma banda larga de luminescência, uma
estrutura de níveis simples e uma seção de choque de ganho relativamente alta, assim
como mostra a Figura 46. A estrutura eletrônica do Ti 3+ envolve uma camada fechada
mais um elétron 3d. Os níveis 3d têm sua degenerescência levantada pelo campo
cristalino do cristal hospedeiro. Dessa forma o estado excitado 2 E0 é duplamente
degenerado com uma energia da ordem de 19000 cm ‐1 (1000 cm ‐1 = 124 meV), enquanto
o nível fundamental é composto de três estados 2 T2 quase degenerados, sendo um o
estado fundamental e os outros dois separados por energias de 38 cm ‐1 e 107 cm ‐1 . A
transição laser ocorre entre o estado 2 E0 e o estado 2 T2 de energia mais alta (107 cm ‐1 ),
indicando que devemos resfriar o cristal para evitar popular termicamente o nível laser
inferior (lembrando que para T = 300K, KBT = 208 cm ‐1 ) e diminuir a eficiência do laser.
A curva de absorção se estende por aproximadamente 250 nm com o máximo em torno
de 500 nm. Assim, o laser de argônio operando continuamente e em todas as linhas do
visível é a escolha mais usada para bombear o laser de Ti:Safira. Na Figura 46 também
mostramos os espectros de absorção e o de emissão, que tem uma largura à meia altura
de quase 200 nm, com um pico em torno de 780 nm; ou seja, o laser de Ti:Safira é um
laser sintonizável. Por isso, o utilizamos em sua forma cw para os experimentos de
ressonância de Mie cujos resultados estão no capítulo 3.
Intensidade (a. u.)
absorção
emissão
Energia 10 3 cm -1
relaxação
2 E g fluorescência
infravermelha
absorção
azul-verde
2 T 2g
comprimento de onda
Figura 46. Espectros de absorção e emissão e esquema de níveis do Ti:Safira.
A Figura 47 apresenta um esquema da cavidade do laser de Ti:Safira. O laser de
Argônio é focalizado no bastão de Ti:Safira através do espelho M1 e atravessa o espelho
dicróico M2, criando o feixe focalizado de cor verde no bastão de Ti:Safira. O feixe no
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