Laser

TIPOS DE MECANISMOS DE EXCITACIÓN PARA EL SISTEMA LASER (SISTEMA DE BOMBEO) Y FUNCIONAMIENTO
Para la emisión de luz visible a partir de un foco, debe comunicarse a éste una energía (térmica, eléctrica, química, etc.) que excite sus átomos.
Sistema de bombeo
Los emisores de radiación láser emplean sistemas de bombeo para elevar los electrones a niveles energéticos superiores. Estos sistemasaportan energía externa para aumentar el número de átomos excitados y así garantizar la inversión de población.
Existen diversos sistemas de bombeo. De forma simplificada, pueden dividirse en:
— Bombeo óptico (p. ej., láser de rubí), en el que se emplea una fuente luminosa, del tipo de lámpara de flash de xenón u otro láser, generalmente de menor longitud de onda.
— Bombeo eléctrico, cuyo fundamentoconsiste en hacer pasar una corriente eléctrica a través del material activo, habitualmente un gas (láser de He-Ne, p. ej.), o a través de la unión PN de un semiconductor (p. ej., láser de As-Ga).
— Bombeo químico, basado en la energía liberada en la creación y ruptura de enlaces químicos (p. ej., láser de flúor-hidrógeno).
LÁSER DE HELIO-NEÓN
Los centros activos de este láser son los átomos deneón, pero la excitación de éstos se realiza a través de los átomos de helio. Una mezcla típica de He-Ne para estos láseres contiene siete partes de helio por una parte de neón.
Características espectrales del helio-neón
La figura III.4 Puede notarse que los niveles del helio, espectroscópicamente denotados como 21S y 23S, coinciden con los niveles 3s y 2s del neón. Como veremos en seguida, estehecho es fundamental para la excitación de los átomos de neón. En este láser los centros activos son los átomos de neón y la inversión de población se logra entre los niveles 3s con 3p y 2p, así como entre 2s y 2p.
Nótese que el nivel energético inferior de la transición láser no es el estado base del átomo de neón, por lo tanto, es necesario pasar de la transición inferior al estado base.
 Figura III.4.
Modo de Excitación y Funcionamiento del láser de helio-neón
El bombeo del láser de He-Ne se realiza por medio de las colisiones que realizan los electrones de una descarga eléctrica, principalmente con los átomos de helio. Como resultado de estas colisiones, los átomos de helio son excitados a los niveles 21S y 23S (véase la figura III.4).
La excitación de los átomos de neón se logradebido a colisiones de éstos con átomos excitados de helio. Como resultado de dichas colisiones, los átomos de helio pasan a su estado base y los átomos de neón pasan del estado base a los estados 3s y 2s, creando una inversión de población entre estos niveles y los niveles 3p y 2p. Entre estos niveles energéticos puede ocurrir la oscilación láser. A partir de los niveles 3p y 2p, los átomos deneón decaen espontáneamente al nivel inferior 1s, de. Donde pasan al estado base debido a colisiones con otros átomos o con las paredes del tubo láser. La figura III.5 muestra la estructura básica de un láser de He-Ne. Las ventanas de Brewster instaladas en los extremos del tubo consisten en láminas de vidrio colocadas en un ángulo específico (llamado ángulo de Brewster) para disminuir al máximoreflexiones de luz no deseada.
 

Figura III.5.
Generalmente estos láseres operan a una longitud de onda de 0.6328m. y las potencias típicas de salida son de 1 a 50 mW de potencia continua. Que sale del equipo en forma de un haz prácticamente lineal, con muy poca divergencia La potencia de salida es fija dependiente de la dimensión del tubo y de la densidad de gas utilizada. En las unidades deconsola oscila entre 1 y 15 mW. En las unidades tipo cañón, que permiten emplear tubos más grandes, la potencia de salida puede superar los 30 mW. La radiación láser sale al exterior del aparato por un orificio que suele tener acoplamiento para fibra óptica.
Por lo general, estos equipos de He-Ne emiten de forma continua, aunque mediante un simple dispositivo puede interrumpirse el haz para...