Laser de rubi

INTRODUCCIÓN
* Un láser en estado sólido se caracteriza por tener como medio activo una varilla o plancha sólida de aislante cristalino ligeramente impurificado.
* Es el constituyente impurificador lo que proporciona la estructura energética requerida para producir el efecto láser.
* Históricamente éste fue el primer láser que funcionó en el mundo. Fue construido por TheodoreMaiman en 1960, quien usó como medio activo un cristal de rubí sintético.

APLICACIONES
* Aplicaciones médicas
* Aplicaciones en el campo de la industria militar
* Aplicaciones científicas

APLICACIONES EN EL CAMPO DE LA INDUSTRIA MILITAR

* Estos láseres han sido utilizados como "marcadores de blanco". Con un láser de baja potencia de este tipo se apunta hacia el objetivo quese desea destruir; en seguida un misil o cohete con un sensor adecuado, diseñado para identificar el lugar en donde el láser está siendo apuntado se dirige a dicho lugar y logra así la destrucción del objetivo.

LÁSER DE RUBÍ
    El 15 de mayo de 1960, Teodoro Maiman puso en funcionamiento un láser por primera vez en la historia. El material utilizado como medio amplificador era el rubísintético, en forma de barra de un centímetro de diámetro y dos centímetros de longitud. Las caras extremas estaban perfectamente pulidas en forma plana y se las había cubierto con plata evaporada, de modo tal que constituían un par de espejos. El rubí estaba montado en el eje de una lámpara flash helicoidal de xenón, la que a su vez estaba colocada en el interior de un cilindro pulido de aluminio. Lalámpara era excitada mediante una descarga proveniente de una batería de capacitores cargados a algunos kilovolts.
    El cristal de rubí sintético se obtiene a partir de alúmina cristalizada (Al2O3). En el cristal los iones Cr3+ sustituyen en algunos puntos del retículo a los de Al3+, provenientes de Cr2O3, que se funden con el Al2O3 en una proporción del 0.05 % en peso. El color rosado oeventualmente más rojo (si aumenta la proporción del ión cromo) del rubí se debe a la absorción del verde y el azul de la luz blanca, que son utilizados para el bombeo del Cr3+, con la luz proveniente de la lámpara flash. 

Esquemas de niveles del láser de rubí. Los símbolos corresponden a la notación espectroscópica.
 
    En la figura anterior se puede ver el esquema de niveles del ión cromo,triplemente ionizado en Al2O3 ya que este material influye en forma considerable sobre dichos niveles. Ello se debe a que la capa 3d no está ocupada y, por lo tanto, las transiciones de los iones son profundamente modificadas cuando el ión se encuentra con un sólido.
    Las transiciones 2E y 4A están prohibidas según las reglas de selección de la mecánica cuántica, para el ión Cr3+ libre, perocolocado en el cristal esta prohibición desaparece en parte y la transición es posible, aunque con una débil probabilidad. De este modo, el nivel 2E es meta estable con una vida media del orden de 3,5 ms. La absorción de la relación de la lámpara flash lleva a los iones Cr3+ a los niveles excitados 4F1 y 4F2. Las interacciones con la red cristalina los llevan rápidamente a los niveles 2E sin emisión deradiación. Como estos niveles son meta estables, se alcanza una buena inversión de población respecto de la fundamental.
    Las líneas de emisión láser son R1 y R2 siendo R1 más probable (l1=694,3 nm) aunque R2 (l2=697,2 nm) se ha obtenido con algunas consideraciones especiales. Las componentes del nivel 4A separadas por 0,38 cm-1 se pueden poner en evidencia a bajas temperaturas.
 
    Unláser de rubí tiene hoy algunas variantes respecto del realizado por Maiman. Las barras utilizadas suelen ser de un diámetro del orden de los 10 mm y de una longitud entre 5 y 20 cm aunque pueden ser de mayores dimensiones. Se han encontrado, además, otras geometrías para la lámpara flash de excitación, como la que se ven en la figura que se muestra a continuación.
 

Esquema de láser...