Laser
Páginas: 15 (3712 palabras)
Publicado: 1 de septiembre de 2011
LASER
4.1 INTRODUCCIÓN: PRINCIPIO BÁSICO DE OPERACIÓN (AMPLIFICACIÓN DE LA LUZ), COVALENCIA RESONANTE
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La palabra Láser es el acrónimo de “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (Amplificación de luz mediante Emisión Estimulada). Se trata de dispositivos capaces de amplificar la luz desde longitudes de onda que van del infrarrojo hasta el ultravioleta. La emisión láser,además de caracterizarse por la existencia de ganancia, presenta una serie de propiedades que la diferencian de la luz normal: (1) monocromaticidad (el espectro de frecuencias es muy estrecho); (2) coherencia (todos los fotones están en fase) y (3) direccionalidad (sólo las ondas que viajen a lo largo del eje de la cavidad o en una dirección muy próxima a la misma son amplificadas por el medioactivo y contribuyen al haz láser de salida).
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Los requisitos necesarios para construir un láser son (ver figura 1): en primer lugar, disponer de un medio material que sea capaz de producir amplificación, para lo cual es necesario que presente lo que se denomina “emisión estimulada”; en segundo lugar, un mecanismo de bombeo o excitación, y por último, que ese medio esté dispuesto en elinterior de una estructura resonante o cavidad. La cavidad más sencilla consistiría en un par de espejos, de tal modo que el haz de luz pase repetidas veces a través del medio activo, amplificándose a cada paso y consiguiendo que la distancia total recorrida sea suficiente como para que la ganancia exceda las pérdidas.
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Figura 1 - Elementos básicos para construir un láser.
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Este factorde amplificación de la luz se denomina “Ganancia” y no es constante para un tipo particular de medio, sino que depende de diversos factores tales como la longitud de onda de la luz o el tamaño del medio activo. El material utilizado como medio activo puede ser de diversos tipos: un sólido, tal como el Nd:YAG, consistente en una matriz amorfa de granate de Ytrio y Aluminio, dopada con iones Nd3+;una disolución de una molécula orgánica colorante en un disolvente adecuado (por ejemplo, Rhodamina 6G en metanol); un gas o una mezcla de gases (por ejemplo, He-Ne) o un material semiconductor (láser de diodo). El tipo de medio activo de interés en este trabajo es un material orgánico semiconductor disperso en una película polimérica (típicamente poliestireno, PS) depositada sobre un substratotransparente (típicamente vidrio).
4.2 AMPLIFICADORES ÓPTICOS: POTENCIA RADIANTE, COHERENCIA, LONGITUD DE ONDA, DIVERGENCIA
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El amplificador óptico de semiconductor suele ser de pequeño tamaño y el bombeo se implementa de forma eléctrica. Podría ser menos caro que un EDFA y puede ser integrado con otros dispositivos (láseres, moduladores...). Sin embargo, en la actualidad, lasprestaciones no son tan buenas como las que presentan los EDFAs. Los SOAs presentan mayor factor de ruido, menos ganancia, son sensibles a la polarización, son muy no lineales cuando se operan a elevadas velocidades... Su elevada no-linealidad hacen atractivos los SOAs para aplicaciones de procesado como la conmutación toda óptica o la conversión de longitud de onda. También se está estudiando su usopara implementar puertas lógicas.
POTENCIA RADIANTE
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Potencia emitida, transportada o recibida en forma de radiación. Se mide en W.
COHERENCIA
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Propiedad de las ondas electromagnéticas que están en fase tanto en el tiempo como en el espacio. La luz coherente tiene monocromaticidad y pequeña divergencia del haz, y se puede concentrar a elevadas densidades de potencia.
LONGITUDDE ONDA
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La longitud de onda de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda, la letra griega "l" (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde a una...
4.1 INTRODUCCIÓN: PRINCIPIO BÁSICO DE OPERACIÓN (AMPLIFICACIÓN DE LA LUZ), COVALENCIA RESONANTE
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La palabra Láser es el acrónimo de “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” (Amplificación de luz mediante Emisión Estimulada). Se trata de dispositivos capaces de amplificar la luz desde longitudes de onda que van del infrarrojo hasta el ultravioleta. La emisión láser,además de caracterizarse por la existencia de ganancia, presenta una serie de propiedades que la diferencian de la luz normal: (1) monocromaticidad (el espectro de frecuencias es muy estrecho); (2) coherencia (todos los fotones están en fase) y (3) direccionalidad (sólo las ondas que viajen a lo largo del eje de la cavidad o en una dirección muy próxima a la misma son amplificadas por el medioactivo y contribuyen al haz láser de salida).
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Los requisitos necesarios para construir un láser son (ver figura 1): en primer lugar, disponer de un medio material que sea capaz de producir amplificación, para lo cual es necesario que presente lo que se denomina “emisión estimulada”; en segundo lugar, un mecanismo de bombeo o excitación, y por último, que ese medio esté dispuesto en elinterior de una estructura resonante o cavidad. La cavidad más sencilla consistiría en un par de espejos, de tal modo que el haz de luz pase repetidas veces a través del medio activo, amplificándose a cada paso y consiguiendo que la distancia total recorrida sea suficiente como para que la ganancia exceda las pérdidas.
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Figura 1 - Elementos básicos para construir un láser.
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Este factorde amplificación de la luz se denomina “Ganancia” y no es constante para un tipo particular de medio, sino que depende de diversos factores tales como la longitud de onda de la luz o el tamaño del medio activo. El material utilizado como medio activo puede ser de diversos tipos: un sólido, tal como el Nd:YAG, consistente en una matriz amorfa de granate de Ytrio y Aluminio, dopada con iones Nd3+;una disolución de una molécula orgánica colorante en un disolvente adecuado (por ejemplo, Rhodamina 6G en metanol); un gas o una mezcla de gases (por ejemplo, He-Ne) o un material semiconductor (láser de diodo). El tipo de medio activo de interés en este trabajo es un material orgánico semiconductor disperso en una película polimérica (típicamente poliestireno, PS) depositada sobre un substratotransparente (típicamente vidrio).
4.2 AMPLIFICADORES ÓPTICOS: POTENCIA RADIANTE, COHERENCIA, LONGITUD DE ONDA, DIVERGENCIA
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El amplificador óptico de semiconductor suele ser de pequeño tamaño y el bombeo se implementa de forma eléctrica. Podría ser menos caro que un EDFA y puede ser integrado con otros dispositivos (láseres, moduladores...). Sin embargo, en la actualidad, lasprestaciones no son tan buenas como las que presentan los EDFAs. Los SOAs presentan mayor factor de ruido, menos ganancia, son sensibles a la polarización, son muy no lineales cuando se operan a elevadas velocidades... Su elevada no-linealidad hacen atractivos los SOAs para aplicaciones de procesado como la conmutación toda óptica o la conversión de longitud de onda. También se está estudiando su usopara implementar puertas lógicas.
POTENCIA RADIANTE
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Potencia emitida, transportada o recibida en forma de radiación. Se mide en W.
COHERENCIA
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Propiedad de las ondas electromagnéticas que están en fase tanto en el tiempo como en el espacio. La luz coherente tiene monocromaticidad y pequeña divergencia del haz, y se puede concentrar a elevadas densidades de potencia.
LONGITUDDE ONDA
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La longitud de onda de una onda describe cuán larga es la onda. La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda, la letra griega "l" (lambda) se utiliza para representar la longitud de onda en ecuaciones. La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de la onda. Una longitud de onda larga corresponde a una...
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