Tecnología Láser: Fundamentos, Historia y Aplicaciones Innovadoras
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Aplicaciones de Láseres: Una Introducción a la Tecnología de Luz Amplificada
Introducción al Láser
El láser se incluye consistentemente en cualquier lista de las grandes invenciones de la segunda mitad del siglo XX. Junto con el satélite, la computadora y los circuitos integrados, es un símbolo de alta tecnología.
La tecnología láser, aunque quizás no siempre espectacular a simple vista, es fundamental y fascinante. Los láseres tienen la capacidad de:
- Enviar señales a larga distancia mediante fibra óptica.
- Leer códigos impresos (códigos de barras).
- Diagnosticar y, en ocasiones, curar ciertas enfermedades.
- Cortar y soldar materiales con gran precisión.
- Realizar mediciones con alta exactitud.
- Grabar hologramas.
- Proyectar patrones de luz.
- Reproducir música digital almacenada en discos compactos (CD).
El Acrónimo LASER
El término acrónimo LASER proviene de la siguiente frase en inglés:
Light (Luz)
Amplification (Amplificación)
Stimulated (Estimulada)
Emission (Emisión)
Radiation (Radiación)
Diferencia entre Emisión Espontánea y Estimulada
La luz ordinaria, como la emitida por el sol o una bombilla, se genera por emisión espontánea. Esto ocurre cuando los átomos o moléculas liberan el exceso de energía sin ninguna intervención externa.
La emisión estimulada es distinta, ya que sucede cuando un átomo o molécula que posee un exceso de energía es provocado para que emita esa energía como luz. Esto sucede cuando:
- Un fotón impacta un átomo excitado.
- Y el átomo emite un nuevo fotón exactamente idéntico al primero (misma fase, dirección y frecuencia).
Desarrollo Histórico de la Tecnología Láser
Primeras Sugerencias Teóricas
En 1917, Albert Einstein fue el primero en proponer teóricamente la existencia de la emisión estimulada.
El Precursor: El Máser
El primero en lograr la emisión estimulada fue Charles H. Townes. Sin embargo, en lugar de trabajar con luz visible, lo hizo con microondas, construyendo un dispositivo que denominó maser, acrónimo de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
Definición para Ondas Visibles
No fue sino hasta 1957 cuando Charles H. Townes y Arthur Schawlow publicaron un artículo fundamental donde se definían las condiciones necesarias para amplificar la emisión estimulada de ondas visibles.
La Creación del Primer Láser
En mayo de 1960, Theodore Maiman fue el primero en construir un láser funcional. Para ello, utilizó una barra de rubí y dos espejos colocados a cada lado de la barra, iluminándola con una lámpara flash. Este dispositivo emitía luz en un haz angosto y concentrado a una longitud de onda de 694 nm, en pulsos cortos e intensos.
El Espectro Electromagnético y los Láseres
Es común pensar que los láseres solo emiten luz en el espectro visible, pero los principios básicos de la amplificación por emisión estimulada son válidos para casi todo el espectro electromagnético, incluyendo las regiones ultravioleta, infrarroja y los rayos X.
Visualización del Espectro
La Figura 1.1 ilustra el espectro electromagnético, mientras que la Tabla 1.1 detalla las longitudes de onda y frecuencias que componen dicho espectro.
Espectro electromagnético.