Los láseres se utilizan comúnmente para una variedad de aplicaciones. Se diferencian según el medio activo operativo, la potencia, el método de funcionamiento o la aplicación. Ejemplos de las posibilidades del uso de láser incluyen el corte de materiales, la medición de distancias, la realización de procedimientos cosméticos, la eliminación de tatuajes, la grabación y reproducción de sonidos e imágenes, las telecomunicaciones ópticas y muchos otros. Tales numerosas funciones y una modificación constante de los láseres indican su importante papel en el mundo actual.
Láser es un acrónimo de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation . Funcionan amplificando la luz emitida forzando la emisión. Emiten radiación electromagnética en el rango de la luz visible, ultravioleta o infrarroja. El funcionamiento de los láseres se basa en la emisión estimulada, que consiste en iluminar átomos excitados con una radiación de energía definida. La división más general de los láseres se basa en su clasificación según el medio activo o la longitud de onda de la radiación emitida. Teniendo en cuenta el medio activo presente en el láser, podemos distinguir los láseres gaseosos, líquidos y de estado sólido. Las moléculas, átomos o iones que forman parte de dicho medio difieren en su estructura energética. Determina los parámetros más importantes del láser. A continuación se muestran los ejemplos más importantes de láseres, según el medio activo utilizado. Entre paréntesis están los rangos de longitud de onda de la onda emitida:
El láser de argón pertenece al grupo de los láseres de iones de gas. El medio activo en este caso está formado por iones de argón. Este láser puede emitir más de 30 líneas que van desde luz ultravioleta hasta luz roja. Los átomos de argón se mantienen en el tubo de descarga a una presión de alrededor de 0,1 Torr. Los electrones creados durante la descarga chocan con los átomos de argón. Pueden ionizarlos y excitarlos directamente, moviendo los átomos del estado fundamental al estado iónico excitado. Otro proceso más efectivo es la ionización de argón en dos etapas. El ion formado de esta manera se transfiere luego a un estado de excitación aún mayor, que se denomina estado de láser superior. Esto hace posible generar varias líneas espectrales con diferentes frecuencias.
El láser de helio-neón es un ejemplo de láser de gas, construido en 1959. La luz se emite como resultado de la llamada inversión de población. El helio y el neón se colocan en una proporción de 10:1 (la presión total es cercana a 1,3 hPa) en un tubo de vidrio de cuarzo. En sus extremos se aplica tensión, lo que provoca descargas en el gas. Como resultado, se crea un campo electrostático dentro de la tubería. Acelera electrones e iones a altas velocidades. Debido a que hay más átomos de helio dentro de un láser de este tipo, los electrones acelerados los golpean con mucha más frecuencia y provocan su excitación a estados de mayor energía, que son relativamente estables durante un tiempo relativamente largo. Los átomos de helio excitados chocan a su vez con los átomos de neón y les transfieren la energía de excitación. Para este gas, los tiempos de excitación a un nivel más alto son mayores que a un nivel más bajo, por lo tanto, después de un tiempo, se produce la llamada inversión de población.
Dichos láseres pueden operar tanto en modo continuo como de pulso. El medio activo en este caso es una mezcla de dióxido de carbono (CO 2 ), nitrógeno (N 2 ) y helio (He) en una relación volumétrica de 1:1,3:1,7. Cada uno de ellos cumple funciones específicas. El dióxido de carbono es el gas activo, las descargas eléctricas, que proporcionan energía de excitación, tienen lugar en nitrógeno, mientras que el helio está diseñado para estabilizar el plasma de CO 2 y disipar el calor resultante. Las descargas eléctricas que se producen en una mezcla de dióxido de carbono y nitrógeno provocan una excitación muy eficaz de las moléculas de N 2 . Dado que tal molécula tiene núcleos idénticos, está prohibida una transición dipolar. La energía se pierde sólo como resultado de las colisiones. Si hay moléculas de dióxido de carbono en el tubo láser molecular, como consecuencia de la buena coincidencia de los niveles de N 2 y CO 2 excitados, las colisiones del segundo tipo provocan la excitación de las moléculas de CO 2 y el retorno al estado fundamental del N 2 moléculas. En este caso, la inversión en la mezcla se consigue mucho más fácilmente que en el CO 2 puro.
Fue construido en 1960 por Theodore Maiman. El principio activo responsable de las propiedades del láser de rubí es el rubí (trióxido de aluminio, Al 2 O 3 , en el que parte de los átomos de aluminio se sustituyen por átomos de cromo Cr 3+ ). Los láseres de rubí operan en pulsos, emitiendo radiación en el rango de luz roja visible. La parte central del láser es una barra de rubí con una lámpara de destello encima. El intenso destello de luz que emana excita algunos átomos de rubí a un estado de energía superior. A su vez, los átomos de rubí excitan a otros átomos de esta forma enviando fotones. A ambos lados de la varilla de rubí hay espejos que potencian este efecto. Uno de ellos es semipermeable, y los fotones que escapan por él son el rayo láser resultante. Los láseres de rubí son ahora principalmente de interés histórico. Su uso se limita a la holografía o la eliminación de tatuajes.
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