Funcionamiento del laser

 

Del LASER I
Principio de funcionamiento del láser
Gilberto Basilio Sánchez
La palabra láser proviene del acrónimo en inglés Ligth Amplification by
Stimulated Emission of Radiation; en español, láser(1) significa
Amplificación de la Luz por la Emisión de Radiación Estimulada. Si bien
su nombre no arroja información alguna sobre su funcionamiento ni sus
características, si nos da unaidea de que ellos se basan en principios de
la física relacionados con la amplificación de la luz. En un principio el
láser parecía ser una de esas curiosidades científicas que nunca saldría
del laboratorio de algunas universidades. Una vez se le llamó ?la
solución a un problema que no existía? y hoy por hoy es pieza
fundamental en el diseño, el arte, la medicina, en los sistemas detelecomunicaciones; pieza y fuente de los sistemas de seguridad;
materia de trabajo de diversos grupos de investigación en el mundo y
un principio fundamental muy utilizado en la ingeniería y la industria.
Un láser es un dispositivo que produce una luz intensa cuya principal
característica es ser coherente. La coherencia se logra cuando las
amplitudes relativas de la onda del rayo de luz que se emite,están en
fase. Esto quiere decir que un láser genera luz que viaja en la misma
dirección de manera muy ordenada en tiempo y espacio. A los láseres
también se les considera como fuentes de luz cuasimonocromáticas;
esto es, que emiten luz a una sola frecuencia o en un solo color (o casi
de un solo color). Los láseres amplifican la luz generando un gran flujo
de energía de salida. Por ello sedice que los láseres son altamente
direccionales y muy brillantes.
Los láseres son dispositivos que generan y amplifican señales
electromagnéticas en frecuencias de radio, audio, microondas y luz. De
hecho, los primeros sistemas láser generaban microondas y se llamaban
MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Actualmente los láseres amplifican radiaciones de ondasen un gran
intervalo de frecuencias que van de ondas milimétricas hasta la región
de la luz visible, extendiéndose al ultravioleta y a los rayos X. Los
láseres se construyen con diversos materiales activos y pueden generar
luz de diferentes intensidades y colores.
Quizás el concepto más complicado del láser sea su principal
característica: la coherencia. Una de las mejores maneras paraexplicar
la coherencia de los rayos de luz es comparar la emisión láser con la de

 

 

una lámpara. El conjunto de rayos de luz que emite una lámpara normal
se produce en forma dispersa. Al prender un foco en la noche en
cualquier casa, se observa que la luz se emite en todas direcciones, por
eso sirven para iluminar. La luz que se produce en un sistema láser está
compuesta de rayos deluz juntos, ordenados e idénticos que se
transmiten en la misma dirección. Esta comparación se puede observar
en la figura 1.

Figura 1. Coherencia.
Comparación entre la emisión de luz de una lámpara normal y un láser.
Para producir una amplificación de la luz por radiación estimulada y
poder generar luz con características láser, deben conjugarse diferentes
elementos mecánicos, materialesactivos, energía de alimentación y una
cavidad resonante. Son tantos los factores técnicos y el conjunto de
elementos que tienen que funcionar de manera precisa en un láser, que
suelen llamárseles también sistemas láser. Los elementos necesarios
para producir un sistema de este tipo se pueden agrupar en tres
categorías (figura 2):
1.Materiales activos o un medio láser. Éstos consisten enmoléculas que,
mediante el suministro de energía externa, pueden generar ganancia a
la luz y amplificarla. En realidad los átomos se excitan y se produce una
emisión de fotones o rayos de luz al exterior. El medio activo pueden ser
también electrones, átomos o moléculas de diversos materiales
 

 

radiactivos.
2.Una fuente de suministro de energía externa o bombeo. Este proceso
excita...