Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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LÁSER
El acrónimo LASER significa amplificación de luz por emisión estimulada de radiación.
Es un dispositivo que produce luces. Estas luces no existen en la naturaleza. Las luces se pueden producir mediante un proceso de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de radiación electromagnética. Se diferencia de la luz convencional en tres aspectos. Primero, las luces de LASER contienen solo un color o longitud de onda, por eso se le llama ‘monocromática’. En segundo lugar, todas las longitudes de onda están en fase, debido a esto, se conoce como coherente. Y en tercer lugar, los rayos de luz láser son muy estrechos y se pueden concentrar en un punto diminuto; esta propiedad hace que se lo conozca como «colimado». Estas son también las características del LASER .
Para su funcionamiento, la inversión de la población es muy necesaria. Cuando existe un grupo de átomos o moléculas sin electrones en un estado excitado que en estados de menor energía, se produce la inversión de la población. Ahora, cuando un electrón está en un estado excitado, puede decaer a un estado vacío de menor energía. Si un electrón decae sin influencia externa, emitiendo un fotón, eso se conoce como emisión espontánea.
Pero si el electrón es estimulado por una onda de luz (fotón) y emite la segunda onda y regresa al nivel inferior, entonces se conoce como emisión estimulada. Prácticamente en la emisión estimulada, un fotón golpea un electrón y se producen dos fotones. Ahora bien, si existe una inversión de población significativa, la emisión estimulada puede producir una amplificación significativa de la luz. Los fotones que se producen en emisión estimulada producen luz coherente ya que tienen una relación de fase definida.
El principio del láser fue descubierto por primera vez por Einstein en 1917, pero no fue hasta 1958 que el láser se desarrolló con éxito.
Tiene muchas aplicaciones importantes. Se utilizan en dispositivos de consumo comunes, como reproductores de CD y DVD, impresoras y escáneres. Se utilizan en medicina con fines quirúrgicos y diversos tratamientos de la piel, y en la industria para cortar y soldar materiales. Se utilizan en dispositivos militares y de aplicación de la ley para marcar objetivos y medir el alcance. Los láseres también tienen muchas aplicaciones importantes en la investigación científica.
Componentes de LASER
Cada LÁSER consta de tres componentes básicos. Estos son –
- Material láser o medio activo.
- Fuente de energía externa.
- Resonador óptico.
- El medio activo es excitado por la fuente de energía externa (fuente de bombeo) para producir la inversión de población. En el medio de ganancia tiene lugar la emisión espontánea y estimulada de fotones, lo que conduce al fenómeno de ganancia óptica o amplificación. Los semiconductores , colorantes orgánicos, gases (He, Ne, CO 2 , etc.), materiales sólidos (YAG, zafiro (rubí), etc.) se utilizan generalmente como materiales de láser y, a menudo, los LÁSER reciben el nombre de los ingredientes utilizados como medio.
- La fuente de excitación, la fuente de la bomba, proporciona la energía necesaria para la inversión de la población y la emisión estimulada al sistema. El bombeo se puede realizar de dos formas: método de descarga eléctrica y método óptico. Ejemplos de fuentes de bombeo son descargas eléctricas, lámparas de destellos, lámparas de arco , luz de otro láser, reacciones químicas, etc.
- La guía del resonador básicamente proporciona una guía sobre el proceso de emisión simulada. Es inducida por fotones de alta velocidad. Finalmente, se generará un rayo láser.
En la mayoría de los sistemas, consta de dos espejos. Un espejo es completamente reflectante y el otro es parcialmente reflectante. Ambos espejos están colocados en eje óptico, paralelos entre sí. El medio activo se utiliza en la cavidad óptica entre ambos espejos. Esta disposición solo filtra los fotones que vinieron a lo largo del eje y otros son reflejados por los espejos de regreso al medio, donde puede ser amplificado por emisión estimulada.
Tipos de LÁSER
Hay muchos tipos de LÁSER disponibles para diferentes propósitos. Dependiendo de las fuentes, se pueden describir como se indica a continuación.
- LÁSER de estado sólido
En este tipo de LÁSER de estado sólido, los materiales se utilizan como medio activo. Los materiales de estado sólido pueden ser rubí, neodimio-YAG (granate de itrio y aluminio), etc. - LÁSER de gas
Estos LÁSER contienen una mezcla de helio y neón. Esta mezcla se envasa en un tubo de vidrio. Actúa como medio activo. Podemos usar Argon o Krypton o Xenon como medio. CO 2 y nitrógeno láser también se pueden hacer. - LÁSER
Tinte o Líquido En este tipo de LÁSER se utilizan tintes orgánicos como Rodamina 6G en solución o suspensión líquida como medio activo dentro del tubo de vidrio. - Excimer LASER
Los excimer LASER (el nombre proviene de excitados y dímeros) utilizan gases reactivos como el cloro y el flúor mezclados con gases inertes como el argón o el criptón o el xenón. Estos LÁSER producen luz en el rango ultravioleta. - LÁSER
químico Un láser químico es un LÁSER que obtiene su energía de una reacción química. Ejemplos de láseres químicos son el láser de yodo de oxígeno químico (COIL), el láser de yodo en fase gaseosa (AGIL) y el láser de fluoruro de hidrógeno, el láser de fluoruro de deuterio, etc. - LÁSER semiconductor
En estos láseres , se utilizan diodos de unión. El semiconductor está dopado tanto por los aceptadores como por los donantes. Estos se conocen como diodos láser de inyección . Siempre que pasa la corriente , se puede ver luz en la salida.
