MICROFONO LASER

El microfono laser es un sistema diseñado para realizar monitoreo de audio, en ambientes donde su acceso es imposible o riesgoso. No necesita de instalacion de transmisores de RF o IR dentro del ambiente a monitorear, se opera en forma totalmente externa y requiere que dicho ambiente cuente con una ventana que se pueda apuntar en forma lineal sin obstaculos en el medio.
El sistema cuenta de tres partes:-Transmisor Laser-Receptor Laser-Unidad de filtro y amplificacion
El Transmisor Laser viene instalado en una camara fotografica con el fin de poder utilizar la lente de la misma para apuntar y corregir su direccionamiento hacia la ventana del ambiente a monitorear. El rayo laser utilizado envia una Onda Continua (CW) que choca sobre la superficie de la ventana y genera un campo de reflejos de luces. Trabaja dentro del rango de 790 nm - 820 nm (nanometros), no visible al ojo humano, pero el reflejo de luces puede ser visto unicamente por la lente del receptor laser. Tiene una potencia de 20 mW que permitira un alcance en forma eficiente entre los 100 a 300 mtrs de distancia. Se debe entender que la unica funcion del transmisor laser es impactar sobre la superficie del vidrio de la ventana para generar la mayor cantidad de reflejos de luces.
Las cuerdas vocales producen sonidos que generan vibraciones (oscilaciones) sobre los vidrios del ambiente, exactamente igual a como captan los sonidos los microfonos convencionales. Estas vibraciones alteran el movimiento de las luces, transformanse en pulsos de luces.
El Receptor Laser cuenta con un lente telescopico de 500mm, para apuntar y direccionar con gran precision hacia la ventana que sea objetivo. Una vez realizado el foco, se implementa una plataforma micrometrica de ajustes ejes X / Y para posicionarse minusiosamente sobre los pulsos de luces de la superficie del vidrio.
Este tipo de microfonia utiliza rayos laser no visibles al ojo humano para no ser detectados, pero la optica del receptor se encuentra en el espectro infrarrojo, que permite ver claramente esos reflejos de luces. El Receptor Laser esta compuesto de un fotodetector hiper sensible que captara esos pulsos de luces imperceptibles y los convertira en señales electricas. Luego seran procesadas en la unidad de filtro y amplificacion para lograr una señal de audio totalmente nitida. Esta ultima unidad tiene salidas de auriculares y para el equipo de grabacion.
Existen varios modos de posicionamiento entre el transmisor y receptor laser que se explican claramente en su manual instructivo. Por ejemplo si el transmisor apunta en diagonal a la ventana, los reflejos se iran al lado opuesto de donde se encuentre ubicado, entonces habra que posicionar al receptor en forma independiente del lado opuesto. Si se puede apuntar en forma frontal hacia la ventana, ambos podran encontrarse en el mismo lugar, instalandolos sobre la misma linea, uno arriba y otro abajo o en paralelo.
Este sistema trabaja con el mismo principio que un estetoscopio de contacto. La voz genera oscilaciones sobre las paredes y el microfono ceramico del estetoscopio las capta transformandolas en señales electricas. Luego esas señales son enviadas a la unidad de filtro y amplificacion para poder ser escuchadas. En otras palabras, un sistema de microfonia laser, es un estetoscopio optico. (texto Nicolas Ruggiero)
Especificaciones Tecnicas
Transmisor Laser TX
Laser Tipo: Semiconductor LaserRango de Longitud de Onda: 790 - 820 nm (nanometros)Potencia: 20 mWAlimentacion: 8 pilas X AA o 12 Volts DcConsumo: Aprox. 100 mA Tiempo de Operacion: 50 Hrs. continuasAngulo de rayo: 135mmBusqueda de Obvetivo: por el lenteTripode Buscador de tono para ajuste del laser
Receptor Laser RXUnidad Receptora: noiseless PIN-DiodeLongitud de onda: InfrarrojaAlimentacion: 8 pilas X AA o 12 Volts Dc Consumo: 30 - 300 mA Tiempo de Operacion: 50- 100 Hrs. continuasLente: 500 mmPlataforma de y/x para ajuste de lente
Unidad de filtro y amplificacionUnidad de amplificacion conectado al Receptor Laser.Amplificador regulableEqualizador de filtro de voz ajustableSalida de Audio: Auriculares, parlantes y grabadora.
Valija de Transporte: 470 x 380 x 220 mm
Peso: 10 Kgr

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.

Electronica del estado solido
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La fusión hundirá los precios del petróleo

La verdad es que la receta para producir fusión de átomos y tener energía para siempre es muy sencilla. Va así: en un tazón resistente ponga una pizca de hidrógeno, luego aplástela de forma circular con un peso equivalente al de varias masas de Júpiter. Y ya está: los átomos de hidrógeno se fusionan, forman helio y despiden energía sobrante. También es verdad que ya se ha hecho, pero la energía empleada para ese apachurrón es tan enorme que supera la obtenida por la fusión.
Además del método revisado aquí la semana pasada, hay otros en diversos grados de avance. Uno en el que se han invertido diez años de trabajo y 3 mil 500 millones de dólares podría ser el modelo de plantas de fusión en un futuro cercano.
A diferencia del visto hace 8 días, que emplea un magneto del tamaño de una rueda de camión grande, éste exige un edificio con superficie de tres estadios de futbol y altura de 10 pisos.
Publicado en línea por Science la semana pasada, el estudio se lleva a cabo con el National Ignition Facility (NIF), el más grande y poderoso láser del mundo. Pertenece al Lawrence National Laboratory de California. Los investigadores describen los primeros experimentos en que han empleado los 192 rayos de las instalaciones para implotar (lo contrario de ex-plotar, en la implosión las fuerzas van hacia dentro) muy esféricamente hidrógeno pesado. Cree el equipo que está cerca de obtener una fusión auto-sostenida, una reacción en cadena que produzca más energía que la empleada.
Calculan los científicos tener resultados para finales de este año… esto es mucho antes de que nuestros señores diputados resuelvan si México tendrá un sistema de recaudación de impuestos que permita invertir en investigación científica. O exijan a los gobernadores rendir cuentas ante la Federación por los impuestos que reciben y despilfarran en vigilancia modernizada de los electores.
El NIF es un cascanueces gigantesco, un edificio con tres campos de futbol de extensión y 10 pisos de alto, donde un sistema de amplificadores ópticos y otros dispositivos toman un rayo láser, lo parten, reflejan, vuelven a partir e intensifican hasta obtener 192 rayos de energía incrementada que disparan en torno al objetivo. Vea esa maravilla en video con un click en: https://lasers.llnl.gov/
Si tan enorme edificio es el cascanueces, la nuez que va a aplastar es una cápsula esférica, del tamaño de una pimienta negra, hecha de berilio, que encierra una pizca de deuterio y tritio (los isótopos del hidrógeno). Recordemos: el hidrógeno es el elemento más ligero y consiste del mínimo posible para hacer un átomo, un protón en el núcleo y un electrón en órbita. Pero en 1931 el químico estadunidense Harold Urey descubrió una forma de hidrógeno con mayor peso atómico por lo que obtuvo el Nobel en 1934. Ese hidrógeno pesado debía contener un elemento eléctricamente neutro en su núcleo. Fue descubierto casi de inmediato, en 1932, por el físico inglés James Chadwick y recibió el Nobel en 1935. La partícula neutra fue llamada neutrón. Todos los elementos tienen en su núcleo protones y neutrones, excepto el hidrógeno ordinario. El nombre del isótopo, deuterio, le viene del griego déftero=segundo). El tritio tiene dos neutrones y un protón (trito= tercero).
Así que deuterio y tritio van dentro de la capsulita tamaño pimienta que vamos a aplastar en el mortero tamaño tres campos de fut y 10 pisos de alto… Ahora se trata de emplear los rayos láser para calentar la pimienta tan rápido que estalle y su explosión, hacia fuera, aplaste hacia dentro la mezcla de deuterio y tritio. Esta explosión del exterior con implosión del interior es lo que ocurre en las supernovas: las capas superiores de la estrella, lanzadas al espacio, dan tal apretón a las de adentro que fusionan ya no sólo los átomos, sino las partículas mismas y electrones con protones forman neutrones, así tenemos una “estrella” de neutrones, los restos ultrapesados y oscuros de la nova.
Para obtener una mejor implosión, el equipo necesita láser en la longitud de onda de los rayos X. Para eso, la cápsula va dentro de un cilindro de oro, al tamaño del borrador de un lápiz. Los rayos dirigidos a ambos extremos del cilindro logran calor suficiente para que emita rayos X y éstos causan la implosión de la cápsula.
En la cápsula de berilio, la temperatura y la presión son superiores, por instantes, a los del núcleo del Sol. Para obtener más energía que la empleada, aún hay problemas por resolver, uno grande es evitar que el oro del cilindro forme un plasma de comportamiento impredecible. Pero el equipo ha revertido el problema y emplea las interacciones láser-plasma para mejorar la implosión.
Siegfried Glenzer, del Livermore, dice que en mayo comenzarán los preparativos finales. La fusión quizá se realice en octubre. El precio del petróleo se derrumbará…

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.

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Sistemas de adquisición de datos en los G.P’s.

Primero BRM a mediados de la década del ’60, luego a mediados y finales de los ’70 equipos como Wolf, Arrows y Tyrrell, aplicaron diferentes sistemas utilizando una computadora para memorizar ciertos datos entregados, después varios equipos utilizaron y fueron optimizando lentamente dicha ventaja, hasta que aparecen fuentes de datos como por ejemplo la telemetría, cuando Brabham y BMW lo utilizan oficialmente por primera vez en 1981. El sistema de adquisición de datos de Brabham se presentaba en lo electrónico de cara a 1982, ya desde su debut en Silverstone ’81, un furgón acompaño todos los pasos del Brabham-BMW, claro que no se trataba de un camión ordinario, del cual muchos periodistas no sabían nada, sino de una verdadera central receptora de datos, este móvil estaba dotado de varias centrales que captaban teletransmisiones (mediante un sistema de ocho canales) enviados desde la “caja negra” alojada en el monoplaza.
Esta forma de control, era ni mas ni menos que la primera aplicación de la telemetría en la F1, una técnica de medición que, con la llegada de BMW a la categoría, era introducida por primera vez luego de intensos estudios y colaboración con Messerschmidt y Boelkow Blohm, el propósito era ni mas ni menos que transmitir y registrar directamente desde el auto de carrera, todos los valores pasibles de ser medidos.
Se trataba del primer sistema de transmisión directa y exacta que permitía recibir la información proveniente del auto y valorizar inmediatamente estos datos. Por ejemplo, se podían individualizar los engranajes y saber si eran aptos para la mejor utilización de las relaciones de caja. Muchos resultados fueron obtenidos con aquella primera telemetría. Con aquel sistema también se individualizaba la combinación exacta entre inyección e ignición, la eficacia del radiador para la refrigeración del aire de sobrealimentación, pero, además, el ángulo de ignición, las r.p.m. del motor, las de las turbinas y su temperatura e inclusive la cantidad de combustible necesario para la alimentación del motor. Todos estos valores comenzaban a ser ampliamente usufructuados durante pruebas y competencias, existiendo inclusive la posibilidad de verificar inmediatamente el funcionamiento de las modificaciones adoptadas.
La informática sobre los monoplazas de F1, dentro de ésta era se masificó a tal nivel, que los motoristas ya explotaban ese beneficio de la electrónica en forma muy provechosa, debido a que los desarrollos y la tecnología mas costosa de los motores turbo, hacía indispensable el control permanente de ciertos parámetros del motor BMW, Renault, Ferrari, Porsche y más tarde Honda, favoreciendo el desarrollo de sistemas de medición ya muy sofisticados, utilizando así la telemetría, ya que antes, el guardar los datos dentro del auto acarreaba problemas.
Primero se utilizaban ondas radiales, pero existía la posibilidad de interceptar el tráfico radial entre el auto y su box, luego se optimizó la velocidad y la forma de transmisión de datos a velocidades muy elevadas, posibles gracias a los rayos láser y a las ondas luminosas. Por ello, los osciladores y amplificadores láser utilizados para ello eran fuentes luminosas en las cuales la eficacia era similar a la de un emisor o amplificador de alta frecuencia, así, siendo el largo de ondas de los rayos emitidos el de la luz visible y teniendo el rayo láser por naturaleza una frecuencia muy estable, se comenzó a disponer de gran capacidad para tal fin.
Con el tiempo Honda fue el primero en ir mas lejos en este aspecto, ya que los datos transmitidos hacia los boxes por la electrónica ubicada en sus monoplazas, eran almacenados sobre discos duros por medio de una computadora personal, siendo por una parte aprovechables e impresos y, por otra, digitalizados y enviados por medio de un modem a un teléfono con línea directa a Japón, donde llegaba vía satélite, y así arribados al centro de investigación y desarrollo de Honda, eran nuevamente digitalizados con otro modem antes de ser asimilados por una computadora central y esto ya en esas épocas le permitía a los técnicos nipones en sus respectivos laboratorios seguir el comportamiento de sus motores durante el mismo G.P. y en tiempo real.
Estas acciones, permitían medir una multitud de funciones, por ejemplo, los movimientos lineales ya eran registrados por reóstatos, los angulares por potenciómetros, los regímenes con detectores y las aceleraciones con acelerómetros.
Explicándolo paso a paso, eso significaba lo siguiente :
Los movimientos lineales pueden ser movimientos de suspensión o de la mariposa del acelerador, los movimientos angulares por ejemplo, los del volante o de algunos elementos de la inyección, los regímenes eran medidos en la ruedas, en los semiejes o en el cigüeñal, mientras que las aceleraciones mas interesantes son aquellas del chasis en los sentidos longitudinal, transversal y vertical, así como las aceleraciones verticales de la suspensión.
También se medían igualmente, las temperaturas y las presiones del motor, utilizando para ello termocuplas y manómetros (resistentes en función de la temperatura y de la presión), aunque la velocidad sea medida indirectamente con la ayuda de un sensor de presión, y en efecto, se utilizaba un tubo Pitot, que es un tubo con su apertura dirigida a la contracorriente y que permite transformar la energía cinética en presión estática, esta presión es medida por un sensor solidario al tubo Pitot antes de ser convertida en velocidad por medio de un computador.
Las presiones ejercidas por el aire como los alerones y adminículos aerodinámicos o aletas de refrigeración, eran medidas con células ultra planas en las que la resistencia variaba con la más pequeña deformación y que daban una señal en función de la presión, y los “juegos de tensión” eran de estos sensores, que permitían detectar las tensiones en los elementos portadores, sobre todo en los puntos críticos del monocasco.
Así pues, y luego de saber esto, no será ninguna “novedad” la utilización de estos tipos de tecnología en tiempo real y que ya databan de tiempo atrás en la F1.
Hoy día, miles y miles de datos son permanentemente analizados por mucho más de un centenar de sensores en tiempo real, los ingenieros reciben toda la información en las pantallas de 7 ordenadores ocultos en la parte trasera del box (información "secreta"), además en 11 terminales situados en el muro de boxes (información "pública"). El lapso entre la medición y la recepción por el ordenador es de sólo milésimas de segundo. Además, los datos se transmiten instantáneamente a la fábrica ubicada a miles de kilómetros a través de una red siglada como : "RDSI" (red de la cual no conozco prácticamente nada ).
El sistema de funcionamiento es sencillo de entender, pero supongo que más complicado de implementar :
Una señal de radio codificada se envía desde el monoplaza a una frecuencia de 1,6 Ghz y es recibida por las altas antenas colocadas en el techo de los camiones taller dentro del paddock. Más de cinco millones de informaciones se envían y reciben por segundo. Un diálogo de flujo elevado. El único problema era que un bosque o un túnel podía en ocasiones perturbar el intercambio. Pero la solución se halló rápidamente con un sistema capaz se emitir datos no enviados tan pronto la conexión se establece al 100%.
Además, cuando el monoplaza se detiene en boxes, es posible descargar el contenido de su memoria a un disco duro y recoger aún más información : presiones, temperaturas, velocidades, voltajes, se supervisan todos los elementos que componen un monoplaza. La utilidad de este control es múltiple, en efecto, la telemetría es sumamente fiable y permite descubrir un problema aunque el conductor no haya notado ningún desperfecto.

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.

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Los científicos de Intel desarrollan el primer láser continuo basado en silicio

Madrid, 22 de febrero de 2005 – Investigadores de Intel han creado el primer rayo láser continuo usando para ello procesos de fabricación estándares de silicio, una tecnología que permite la fabricación de dispositivos ópticos y láser de gran calidad y bajo coste para su uso general en medicina, informática y comunicaciones.
Tal y como muestra un artículo publicado hoy en la revista Nature, los investigadores de Intel han descubierto una nueva forma de utilizar el denominado “Efecto Raman “ y la estructura cristalina del silicio para amplificar la luz cuando pasa por este elemento. Este chip, en fase de prueba, produce un láser constante y de gran calidad cuando se le inyecta luz proveniente de una fuente externa. Aunque aún se requiere más tiempo para llegar a desarrollar productos comercializables en el mercado, la capacidad para crear un láser a partir de componentes estándar de silicio tendría un gran potencial para la creación de dispositivos ópticos económicos que puedan transportar datos dentro y entre varios ordenadores a velocidad de la luz, lo que permitiría el desarrollo de nuevas aplicaciones dentro del campo de la informática de gran velocidad.
“Hemos mostrado por vez primera el empleo de silicio estándar para el desarrollo de dispositivos que pueden amplificar la luz,” ha afirmado el Dr. Mario Paniccia, director del Laboratorio Técnico para Fotónica en Intel. “El empleo de dispositivos fotónicos de gran calidad se ha visto limitado debido a su alto precio y el laborioso proceso de fabricación, montaje y encapsulado. Este estudio representa un gran avance para ofrecer al mercado los beneficios de dispositivos ópticos, asequibles y de gran ancho de banda, basados en silicio.”
En estos momentos, todos los ordenadores cuentan con una toma de corriente para suministrar electricidad a procesadores, discos duros y equipos periféricos. Pero en el futuro, los PCs podrían contar con corriente para alimentar pequeños láseres, amplificadores e interconexiones ópticas para transmitir terabytes de datos en ordenadores y redes. Además de esto, existen longitudes de ondas de luz especiales que son las más apropiadas para interactuar con el tejido humano. Así, un determinado tipo de onda de luz de láser es la mejor para las encías, y otra es la mejor para las cavidades de los dientes. Actualmente, estos láseres cuestan miles de dólares, por lo que su uso es muy limitado. El empleo de la tecnología innovadora desarrollada por Intel podría producir la creación de dispositivos-láser más económicos para su uso en medicina, eso haría las visitas al dentista más fáciles y menos dolorosas para los pacientes.Información Técnica
La creación de un láser Raman basado en silicio comienza con el trazado de un guiaondas - un conducto para llevar luz sobre un chip. El silicio es transparente a la luz infrarroja por lo que, cuando la luz se transmite por un guiaondas, ésta puede ser recogida y canalizada a través de un chip. Al igual que con el primer láser desarrollado en el año 1960, los científicos de Intel utilizaron una fuente externa de luz para “lanzar” luz a sus chips. A medida que se lanza esta luz, las vibraciones atómicas naturales del silicio amplifican la luz cuando atraviesa el chip. Esta amplificación – el efecto Raman- es 10.000 veces mayor en el silicio que en la fibra de vidrio. El láser Raman y los amplificadores se utilizan hoy en el sector de las telecomunicaciones y utilizan grandes cantidades de fibra para amplificar la luz. El empleo del silicio ha permitido a los investigadores de Intel desarrollar una tecnología innovadora con un chip de silicio de tan sólo unos centímetros de tamaño.
Se entiende por láser cualquier dispositivo que emite un haz de luz de gran intensidad y coherencia (en donde todos los fotones tienen la misma onda de luz, fase y dirección). Recubriendo la superficie del chip con una fina capa reflectora, parecida a la que se utiliza en las gafas de sol de alta calidad, el equipo de investigadores de Intel ha podido recoger y amplificar la luz que rebota desde el interior del chip. A medida que se aumentaba la energía inyectada, se obtenía un umbral para que del chip saliera un haz de luz instantáneo y muy preciso (en otras palabras, un láser).
Una gran innovación
En un primer momento, los científicos descubrieron que el aumento de la potencia en el lanzamiento de la luz por encima de un cierto punto no aumentaba la amplificación e incluso podía disminuirla. Este hecho se puede explicar por un proceso técnico llamado “Absorción de Dos Fotones,” que tiene lugar cuando dos fotones del haz de luz lanzado impactan al mismo tiempo sobre un átomo y logran desprender un electrón. Estos electrones en exceso aumentan con el tiempo y se almacenan en el guiaonda hasta que absorben tanta luz que detienen el proceso de amplificación.
La solución innovadora de Intel consiste en integrar una estructura de semiconductores, llamada en nombre técnico un dispositivo PIN (P-type - Intrinsic - N-type) dentro de un guiaonda. Cuando se aplica voltaje al PIN, éste funciona como una aspiradora y elimina la mayoría de electrones en exceso que se encuentran en la ruta por la que se transmite la luz. El dispositivo PIN junto con el efecto Raman produce un haz láser continuo.
Combinación de la luz y del silicio
Las investigaciones en Fotónica sobre silicio realizadas por Intel comenzaron como una forma de aplicación de la experiencia de la compañía con el silicio para el desarrollo de dispositivos ópticos integrados que pueden incorporarse a una gran variedad de productos creados por Intel. El equipo encargado de las investigaciones en fotónica sobre silicio han conseguido varias innovaciones, comenzando en el año 2004 con la creación del primer modulador óptico basado en silicio para codificar datos a 1GHz, lo que representa un aumento superior a 50 veces la máxima cantidad obtenida hasta la fecha de 20MHz.
“Contamos con una amplia variedad de programas a largo plazo creados para aplicar nuestra gran experiencia con el silicio y mejorar la vida de las personas que utilicen los dispositivos desarrollados con nuestra tecnología,” ha manifestado Kevin Kahn, director del Laboratorio de Tecnologías para Comunicaciones en Intel. “Por ejemplo, en estos momentos, estamos desarrollando unas redes inalámbricas de sensores que se pueden utilizar para detectar fallos en equipos de fábricas e incluso en barcos que se encuentren navegando por el mar, pudiendo detectar estos problemas antes de que se produzcan. También se pueden utilizar para mejorar los servicios sanitarios que se ofrecen a personas de edad avanzada. Con el programa para Fotónica sobre Silicio, nuestro objetivo es emplear nuestras técnicas de fabricación para la producción en grandes cantidades de dispositivos ópticos de bajo coste que puedan llevar los beneficios de la fotónica con gran ancho de banda a los sectores de la informática y comunicaciones.”

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.
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Amplificador paramétrico óptico

Amplificador paramétrico óptico, abreviado OPA, es a laser fuente de luz que emite la luz de la variable longitudes de onda por un proceso paramétrico óptico de la amplificación.
Generación paramétrica óptica (OPG)Esto emisión ligera se basa en principio óptico no lineal. fotón de un pulso del laser del incidente (bomba) es dividido en dos fotones, la energía de la suma de que es equivalente a la energía del fotón de la bomba, por un cristal óptico no lineal. Se generan la luz ordinaria y la luz extraordinaria; la luz ordinaria se llama la señal y la luz extraordinaria se llama la rueda loca. Las longitudes de onda de los dos pulsos generados del laser, la señal y la rueda loca, son determinadas por la condición el emparejar de fase, que es cambiada por el ángulo entre el rayo del laser de la bomba del incidente y las hachas del cristal. Las longitudes de onda de la señal y las luces más ociosas pueden, por lo tanto, ser templadas cambiando la condición el emparejar de fase. Este proceso se llama generación paramétrica óptica, u OPG.
Amplificación paramétrica óptica (OPA)Después de la separación de la luz de la señal de las salidas de OPG, la rueda loca restante pasa a través de un cristal óptico no lineal collinearly con la luz de la misma longitud de onda que la bomba, y de la salida más fuerte de la misma longitud de onda que la señal y la rueda loca se adquiere como la salida del OPA. Estas salidas longitud de onda-variables se utilizan eficientemente en muchos métodos espectroscópicos. Como ejemplo de OPA, el pulso de la bomba del incidente es los 800 nanómetro (12500 centímetros-1) salida de a Ti: laser del zafiro, y las dos salidas, señal y rueda loca, están en la región cercano-infrarroja, la suma de wavenumber de cuál es igual a 12500 centímetros-1.
Noncollinear OPAComo son la mayoría de los cristales no lineales birrefringente, las vigas collinear dentro de los cristales pueden no ser collinear fuera del cristal. Debido camina-apagado la fase afronta (vector de la onda) no señale en la misma dirección que el flujo de la energía (vector poynting).
ángulo phasematching permite que uno tenga cualquier aumento en todos (0a orden). En una disposición collinear que la libertad elige longitud de onda de centro permite que una tenga un aumento constante hasta la primera orden en longitud de onda. Noncolinear OPAs fue desarrollado para tener un más grado de libertad para tener un aumento constante hasta la segunda orden. El grado óptimo encontrado era noncollinearity de 4 grados, borato del β-bario (BBO) como el material, la bomba con 400 nanómetro, y señal alrededor 800 nanómetro, que conduce por suerte a una anchura de banda 3 veces tan grandes de la de a Ti-zafiro- amplificador. La primera orden es matemáticamente equivalente a algunas características de las velocidades del grupo implicadas, pero no significa, que la bomba y la señal tienen la misma velocidad del grupo. Después de que propagación con 1 milímetro BBO que una bomba corta no se traslapa con la señal más. Tan para la alta amplificación del aumento en cristales largos Amplificación gojeada del pulso tiene que ser utilizado. El cristal largo introduce tal grande chirrido que un compresor está necesitado de todos modos. Un chirrido extremo puede alargar un pulso de la semilla de 20 fs a la longitud de 50 picosegundos. Entonces un pulso de 50 picosegundos se puede utilizar como la bomba. Unchirped los pulsos de 50 picosegundos está disponible con alta energía de los lasers basados de la tierra rara.
El amplificador paramétrico óptico tiene una anchura de banda más amplia que a Ti-zafiro- amplificador, pero laser del Ti-zafiro tiene una anchura de banda más amplia que el oscilador paramétrico óptico, debido a la generación de la blanco-luz incluso una octava de par en par. Por lo tanto uno puede permitirse seleccionar un subband y todavía generar pulsos cortos bonitos.
El aumento más alto por el milímetro para BBO comparó al Ti: Sa y más importantemente el más bajo emisión espontánea amplificada tiene en cuenta un aumento total más alto. Los compresores del entrelazamiento y OPA conduce a los pulsos inclinados.
OPA de pasos múltiplesEl pasos múltiples se puede utilizar para
camine apagado y velocidad del grupo (dispersión) remuneración la intensidad constante con el aumento de la energía de la señal significa tener una sección representativa de levantamiento exponencial. Esto se puede hacer por medio de las lentes, que también refocus las vigas para tener la cintura de la viga en el cristal. reducción de OPG aumentando la energía de la bomba proporcional a la señal y partiendo la bomba a través de los pasos de la señal amplificación de banda ancha descargando la rueda loca y opcionalmente individualmente desintonizando los cristales termine el agotamiento de la bomba offseting la bomba y señale a tiempo y espacíelo en cada paso y la alimentación de un pulso de la bomba con toda pasa alto aumento con BBO. Puesto que BBO es solamente availalable en dimensiones pequeñas. Puesto que la dirección de las vigas es fija, los pasos múltiples no se pueden traslapar en un solo cristal pequeño como adentro un Ti: Amplificador del Sa. A menos que uno utilice geometría noncolinear y ajuste vigas amplificadas sobre el cono paramétrico de la fluorescencia producido por el pulso de la bomba. El tipo de pasos múltiples del arco gojeó amplificador del pulso
Amplificador paramétrico (electrónica)Un amplificador paramétrico consiste en un solo diodo. Se nombra después de la fuente de corriente ALTERNA (=AC de la C.C. del parametric=variable=nonconstant=not). El OPA se puede ver como circuito paralelo y serial masivo de amplificadores paramétricos, que se utiliza para alcanzar alto aumento en mismo los de alta frecuencia.

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.
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Desarrollan en La Plata un láser de avanzada

Investigadores locales del CIOp producen una nueva variedad de este invento, con múltiples aplicaciones

Un grupo de científicos de La Plata está desarrollando láseres de avanzada, que hasta ahora no se fabricaban en nuestro país, y que son totalmente elaborados con dispositivos basados en fibras ópticas. Los investigadores trabajan en el Centro de Investigaciones Opticas (CIOp), que depende de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires (CIC) y del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET).

"Como los láseres de este tipo están dentro del núcleo de la fibra óptica, son menos sensibles a los movimientos y a variaciones térmicas o mecánicas que los láseres tradicionales, y por ello es menos probable que pierdan su estabilidad. Además, en ciertas longitudes de onda, son más convenientes que los láseres de cristales porque pueden alcanzar mayor potencia", destaca el doctor Ricardo Duchowicz, investigador principal del CONICET y director del grupo de Fibras Opticas del CIOp.

En el laboratorio platense también se están desarrollando láseres de fibra que emiten pulsos ultracortos, que duran algunas millonésimas de una millonésima de segundo. Este tipo de láseres tiene aplicaciones en comunicaciones, en el estudio de materiales y en el de fibras ópticas.

Amplificando la intensidad de los pulsos ultracortos, los láseres pueden utilizarse para producir piezas con detalles microscópicos extremadamente precisos (micro maquinado de materiales).

LOS COMPONENTES ESENCIALES

El grupo de Fibras Opticas elabora diversos dispositivos, entre ellos los "amplificadores ópticos", componentes básicos de las comunicaciones ópticas. Estos se realizan con fibras de vidrio de una composición química especial que produce la amplificación de la intensidad de la luz que las atraviesa. Una adaptación del dispositivo es usada como amplificador en el láser de fibra.
Otro desarrollo es la creación de un equipo para el grabado de "redes de Bragg", que son componentes elaborados en fibra de vidrio que no se producen en nuestro país y cuyo costo es elevado. En muchos láseres de fibra las redes cumplen la función de los espejos que forman la cavidad óptica, los que reflejan repetidamente el haz de luz para amplificar su energía.
"Una red de Bragg refleja una longitud de onda cuyo valor se determina en el proceso de grabado. Este valor cambia según la temperatura a que se encuentra la fibra óptica, de acuerdo al esfuerzo mecánico que soporta o al desplazamiento del material al que está adherida. Por ello se la utiliza como un detector de variaciones de temperatura y presión en pozos petroleros, para medir deformaciones en puentes o edificios o para contar el paso de vehículos en una carretera", explica la doctora Nélida Russo, investigadora de la CIC.

Las redes de Bragg que elabora el grupo de científicos platenses son utilizadas también en otros importantes proyectos del CIOp, entre ellos en sensores desarrollados para monitorear "la salud" del satélite científico argentino SAC/D. Son sensores de vibraciones y deformaciones de su estructura y sensores de temperatura, que transmitirán cómo se comporta el satélite, en especial durante la etapa crítica del lanzamiento. Junto con las redes de sensores, los investigadores implementaron un láser de fibra óptica que permite examinar su respuesta.

Otra línea de trabajo con redes de Bragg estudia la contracción de materiales polímeros o epoxi al endurecerse (proceso de curado). En especial se investiga el comportamiento de polímeros usados para rellenar cavidades dentales, que son curados aplicando luz ultravioleta. Los polímeros son desarrollados en el Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA) de Mar del Plata y se busca determinar cuáles entre ellos tienen menor contracción al curarse. Esta propiedad reduce el riesgo de que se desprendan o de que se produzcan grietas junto a la pared del diente, donde puedan formarse nuevas caries.

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.
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Transmitir audio con láser

Transmitir señales de audio de manera inalámbrica siempre se ha asociado (en la mayoría de los casos) con la radiofonía, pero en nuestro caso utilizaremos la teoría de un circuito pensado para ser utilizado con luz infrarroja pero al que hemos adaptado para utilizarlo con luz láser. ¿Por qué con luz láser? Muy sencillo: para ganar en distancia. La emisión infrarroja que necesitaríamos para lograr un enlace de más de 50 metros sería muy importante en potencia y en costo de fabricación, mientras que con un simple puntero láser podemos duplicar cómodamente la distancia mencionada.

Definiendo nuestro transceptorPara realizar una comunicación denominada punto a punto, es decir, dos estaciones definidas y conocidas entre sí, deberás contar en cada emplazamiento de comunicación con un transmisor (Tx) y un receptor (Rx), por lo que debes tener en cuenta que para realizar este tipo de experiencias debes construir dos transmisores y dos receptores. Cada transceptor deberá estar perfectamente alineado con su destinatario de comunicación para poder realizar un enlace exitoso.

Recuerda que desviaciones de pocos grados en la estación de origen puede representar muchos metros en la estación de destino, por lo que deberás contemplar un sistema de orientación de buena calidad para poder ajustar fácilmente la dirección del haz transmisor de datos. Si dominas el manejo de servomecanismos, realizar un sistema de enfoque de dirección será una tarea sencilla para ti.

El modo de transmisión que utilizaremos será el de modulación en amplitud (AM – A3E) basándonos en una portadora de aproximadamente 30Khz que nos permitirá trabajar sin interferencias externas provocadas fortuitamente por otras fuentes luminosas. Para aquellos que no conocen la técnica de modulación en amplitud podemos explicarles que se trata de “montar” la información a transmitir (en este caso audio) sobre una señal oscilante que “portará” (portadora) o “llevará sobre sí” la mencionada información. Luego, en el receptor, se desecha la portadora y se extrae la información útil transmitida para ser escuchada.

El TransmisorEn el circuito encontramos el oscilador formado por T1 y T2, que genera la portadora de 30Khz y la conecta al diodo láser a través de R5 y T3. Desde el otro extremo, T6 se encarga de amplificar la señal obtenida en el micrófono electret que luego es amplificada nuevamente por T5, previos ajustes de amplitud en P2 y P1. T4, por último, actuará como regulador de tensión serie, alimentando con mayor amplitud en los picos de señal y transformando así a la portadora fija (generada por T1 y T2) en otra de amplitud variable. De esta forma, se obtiene la Amplitud Modulada. P1 debe ajustarse para tener un mínimo de portadora útil que mantenga el enlace activo, sin señal de audio transmitida, mientras que P1 se ajusta para obtener un sonido sin distorsión en el receptor.

El circuito se alimenta con 5 Volts y el micrófono se puede recuperar de cualquier viejo grabador de cassette o teléfono. En caso de no desear utilizar un micrófono y pretender conectar la salida de un reproductor de MP3 o similar, deberás quitar el micrófono y agregar en serie, a la entrada, una resistencia de entre 100K y 470K, según la amplitud de la señal entrante.
El ReceptorUtilizaremos como elemento detector cualquier fotodiodo o fototransistor infrarrojo de los que se pueden encontrar fácilmente en cualquier TV o VHS en desuso. T1 y T2 se encargan de amplificar la señal recibida a niveles adecuados y útiles, mientras que el conjunto D1 – C4 – R7 se encarga de eliminar la portadora de 30Khz y extraer el audio que nuevamente es amplificado por T3. Por último, un sencillo circuito amplificador basado en el popular LM386 completa la etapa de salida de audio.

Implementación: Las aplicaciones que puede tener un circuito de esta naturaleza van mucho más allá que una simple comunicación de audio, por lo tanto, ya podrás comenzar a analizar posibilidades de ampliación de cobertura como primer avance a una etapa superior.La forma de lograrlo será agregándole al receptor sistemas ópticos que le permitan recepcionar el haz láser desde mayor distancia, mientras que por el lado del transmisor, la elección de un diodo láser de mayor potencia y su implementación dentro del circuito catapultarán el alcance del enlace en varios kilómetros.
Nombre: Jhusep F. Vásquez M.
Electronica del estado solido
Seccion: 2

Con el visor de luz láser LAP puede ajustar el arco en C sin encender la radioscopia. De este modo, se reduce eficazmente la carga de radiación para el paciente, el médico y el personal de servicio.

El visor de luz láser proyecta una cruz, que representa el recorrido del rayo central independientemente de la distancia del amplificador de la imagen para la superficie de la piel. Puede reequiparse en cada arco en C. Para ello se coloca una banda de acero fino alrededor del amplificador de la imagen.

LAP CBX Laser funciona con baterías. Para ello no se necesita otro cable de corriente para el arco en C. El cambio de batería puede realizarse en aprox. 10 sg. porque sólo debe abrirse la tapa superior con cierre de bayoneta. El láser se inicia al pulsar un botón y se apaga con un interruptor automático. Gracias a la desconexión automática se aumenta la vida útil.

Los visores de luz láser LAP CBX pueden fijarse a todo tipo de arcos en C. La instalación se realiza por medio de una banda de acero, que se coloca alrededor de la carcasa.

Tipo de láser:

longitud de onda Diodo, 635 nm, rojo

Rendimiento del láser <>

Ancho de línea <>

Categoría láser 2

Alimentación de corriente Batería, 1 × 1,5 V (C, LR14, E93, AM2)

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.

Electronica del estado solido

Seccion: 2

Cómo funciona el láser semiconductor

Partimos de un Diodo Emisor de Luz (LED) como los que estáis hartos de ver en los pilotitos de encendido de los aparatos eléctricos. Estos materiales semiconductores emiten luz pero la emiten en todas direcciones y, aunque el espectro de frecuencias emitido es más o menos preciso, no es ni mucho menos una única frecuencia. A partir de aquí, el sistema funciona por descartes: tenemos que eliminar los fotones que no tienen la frecuencia adecuada o la dirección adecuada.

Así es como lo hacemos: A la zona activa del diodo que produce luz le damos forma de tubo muy fino en la dirección deseada. La longitud es seleccionada cuidadosamente de forma que sea un múltiplo de la longitud de onda deseada (inversamente proporcional a la frecuencia), y en los extremos ponemos materiales que actúan como medio-espejos, permitiendo pasar algunos fotones y haciendo rebotar a otros. Debido a esta configuración, los fotones que llevan la dirección adecuada y la frecuencia adecuada tienen a quedar atrapados en la estructura durante unos cuantos rebotes, entrando en resonancia (al final terminan escapando porque nosotros así lo queremos, por eso no hemos puesto espejos perfectos en los extremos). Los demás se perderán si no llevan la dirección adecuada, o se cancelarán unos a otros si van en la dirección corrrecta pero no tienen la frecuencia adecuada.

La gracia es que el material semiconductor excitado, que normalmente produciría fotones en un rango elevado de direcciones y frecuencias, cuando pasa por allí otro fotón tiende a producir un fotón de las mismas características que éste. Puesto que nuestra estructura favorece que los fotones que nos interesan queden atrapados y los demás se pierdan, esto hace que los que nos interesan se reproduzcan como conejos (bueno, esta es una frase hecha, lógicamente se reproducen mucho más deprisa que los conejos). Al principio son poquísimos pero su porcentaje con respecto a los de otras direcciones o frecuencias crece casi exponencialmente. En muy poco tiempo (milisegundos), prácticamente ya sólo se están produciendo fotones con la frecuencia y dirección que nos interesa. ¿Y cómo los sacamos? Pues salen solos. Porque recordad que lo que pusimos en los extremos del tubo no son espejos perfectos. Algunos fotones rebotan y siguen dentro "reproduciéndose", y otros salen en forma de rayo láser.

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.

Electronica del estado solido

Seccion: 2

El láser cumple cincuenta años

En El año 2010 tiene lugar la conmemoración del descubrimiento del láser, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. El láser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica y relativista, la emisión inducida o estimulada para generar un rayo de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados. Pero el láser tuvo un predecesor, el máser, amplificador de microondas por la emisión estimulada de radiación.

Para entender el funcionamiento de ambos dispositivos conviene remontarse a 1905-1916, años en los que Einstein siguiendo la estela de las investigaciones de Maxwell, Hertz, Kirchhoff, Planck y Boltzmann propuso una descripción matemática que explicaba que la emisión de electrones se producía por la absorción de cuantos de luz, con posterioridad denominados fotones. Bien es verdad que el físico alemán tenía muy presente el aspecto corpuscular del fotón, su faceta de molécula eléctrica; ésta partícula fundamental carente de masa surge en la materia e interactúa con átomos y partículas atómicas, con los gases y los sólidos. Einstein demostró que la energía con que los electrones escapaban del material aumentaba linealmente con la frecuencia de luz incidente. R.A. Millikan, en principio renuente a creer la teoría de Einstein, verificó años después en el laboratorio que éste tenía razón.

Un año decisivo de progreso de la física fue 1916, no sólo por el genio del alemán sino por la confluencia de los trabajos de Rutherford, Planck, Bohr y el grupo ilustre de teóricos y empíricos de la mecánica cuántica de ese momento. Ese año Albert Einstein espoleado por los hallazgos del danés Bohr formula un experimento mental mediante el cual traslada la radiación emitida por los osciladores del cuerpo negro de Kirchhoff-Planck a un cuerpo gaseoso o sólido con sus átomos y electrones. Einstein se mostró firme al descartar el electrón libre como el agente principal de la teoría de Planck y apostó con éxito por el atomismo implícito en el postulado planckiano, cuantos de acción/fotones actuando en una sopa de átomos y ondas con diferentes frecuencias y amplitudes, materia que surge en la franja de la luz visible del espectro electromagnético. El experimento mental consideraba que si se hacía incidir uno, dos o más fotones en ese cuerpo previamente excitado éste aumentaba su energía. Einstein supuso que si la nube de átomos y electrones excitados de un gas o un sólido se estimulaba con un rayo de luz con una frecuencia determinada, un número de electrones suficiente vibraría con la misma frecuencia del rayo incidente, la radiación que emite el campo tiende al equilibrio y facilita la coherencia, y con ésta, grupos de fotones interactúan con la sopa de átomos con frecuencias idénticas.

Pero Einstein siempre defendió la invariancia de ciertas leyes de la naturaleza, el hecho de que la luz visible se mostrase discontinua no falsaba las líneas maestras de la teoría relativista. El físico alemán enseñaba la tecnología de la luz, su propuesta implicaba manipular las propiedades de las ondas y la direccionalidad de una nube de átomos, fotones y electrones todos vibrando de un modo uniforme y produciendo el efecto cascada. Tanto el máser de Charles H. Townes como esquemas parecidos de J. Weber y de N. Basov y A. Prokhorov estaban basados en el concepto de emisión estimulada propuesto por Einstein: si una onda electromagnética con la frecuencia adecuada incide sobre una molécula o un átomo previamente excitados, éstos, en vez de absorber la energía de la onda emiten radiación de esa misma frecuencia.

En los cincuenta del siglo pasado Charles H. Townes creó un aparato emisor de microondas (máser), pero sin recurrir a los circuitos electrónicos sino a la química, que contenía amoníaco cuyas moléculas vibraban millones de veces por segundo agitadas con la estimulación electromagnética apropiada. El amoníaco es un compuesto químico cuya molécula consiste en un átomo de nitrógeno (N) y tres átomos de hidrógeno (H) de acuerdo a la fórmula NH3. A temperatura ambiente es un gas incoloro de olor muy penetrante y nauseabundo. El aparato diseñado por Townes y su equipo funcionaba lanzando un haz de moléculas agitadas de amoníaco dentro de una cavidad resonante observándose que el compuesto químico radiaba microondas. Tal vez lo remarcable del invento no fue la potencia de la energía emitida medida en vatios, que no fue mucha, sino que la energía se concentraba en una línea muy fina de la emisión del espectro dibujando el trazo uniforme de una onda sin apenas interferencia con las otras ondas del entorno.
Se considera a Townes y Arthur Schawlow los inventores del láser, el cual patentaron en 1960. Dos años después Robert Hall inventó el láser semiconductor. El paso del máser al láser se produjo cuando Ch. H. Townes y Arthur Schawlow idearon un máser que emitía luz visible; a diferencia de la luz que radia el sol o una bombilla, el láser emite un solo color, ya sea verde, azul o rojo dependiendo del material o gas que se use. El láser produce un chorro de luz muy estrecho y casi sin dispersión angular permitiendo concentrar su energía en un punto.

Nombre: Jhusep F. Vásquez M.

Electronica del estado solido

Seccion: 2

Zigzag slabs for solid-state laser amplifiers: batch fabrication and parasitic oscillation suppression

Applications such as gravitational-wave detectionrequire high-average-power laser sources with ahigh degree of spectral and spatial coherence. Forexample, the proposed Advanced Laser InterferometerGravitational Wave Observatory (LIGO)requires a 200 W, single-longitudinal-mode, singletransverse-mode Nd:YAG laser as compared with the10 Wlaser used continually on site since 1997.1,2 Severalapproaches to meet this requirement are beinginvestigated. Traditional rod-based injection-lockedlasers operate at 114 W.3 Thermal lensing and stressinducedbirefringence present challenges to theirpower scaling. Large-core double-clad fiber amplifierbasedsources have reached 264 W of output power.4However, their phase noise, pointing stability, andlong-term reliability have to be characterized withrespect to the demanding LIGO requirements. Wehave investigated a master oscillator power amplifier(MOPA) approach based on end-pumped zigzag slabamplifiers to take advantage of the well-knownpower scaling of slab lasers and the reliability andcoherence-preserving properties of power amplification.In addition to scientific applications, commercialapplications also motivate several approaches forscaling solid-state lasers to high average powers.For example, active mirror slab lasers also knownas thin-disk lasers, first invented by Martin andChernoch5 and extensively developed by Giesen andcolleagues,6,7 have reached the 1 kW class in multipletransverse modes. Power scaling is difficult becauseof their one-sided cooling and the practicalaspects to operate at a thickness below 100 m. Thezigzag, rectilinear geometry, slab-based5 MOPA systemcan scale to higher average powers while maintaininga high beam quality. The slab lasers arecooled symmetrically on both sides and their averagepower output scales with the cooled area. The nearlyone-dimensional thermal gradients and the zigzagoptical path of slab laser gain media significantlyreduce thermal lensing and stress-induced birefringencecompared with traditional rod-based designs.8,9Early zigzag slab laser designs had low efficienciesdue to flashlamp pumping. Residual phase distortionsand a complex direct water-cooled laser headadded to the engineering challenges.10 Most of theseengineering problems have now been solved by laserdiode pumping through the end11 and edge12 ofconduction-cooled zigzag slabs.13 Nd:YAG zigzag slablasers now operate at multikilowatt output powerswith good beam quality.

Optical bistability in diode-laser amplifiers and injection-locked laser diodes

Optical bistability (OB) in semiconductor lasers andin resonant-type laser amplifiers has attracted muchattention recently because of its potential applicationin optical computing and optical communicationnetworks. When a semiconductor laser, biased justbelow threshold, is operated as an optical amplifier,dispersive OB has been demonstrated.'1-4 On theother hand, OB has also been found recently in opticallyinjection-locked semiconductor lasers.5 ' Thesephenomena have been theoretically explained eitherwhen a laser amplifier operates below threshold 3'4or when an injection-locked laser works abovethreshold.5',7 Quite different physical images havehitherto been considered for these two cases. Sincethere is no discontinuity at the threshold of asemiconductor laser, the OB should be continuousfrom below to above threshold. However, a unifiedtreatment has not yet been found. In this Letter wepresent our experimental measurement on the OBproperties of a distributed-feedback semiconductorlaser biased from below to above threshold.The experimental setup is described as follows.Two identical distributed-feedback laser diodes withan emission wavelength of 1554 nm are used. Thefirst laser (master), biased at three times its threshold,is used to generate the signal light, and its outputis injected into the second laser (slave) that worksas an OB element; both lasers have one facet antireflectioncoated and the other facet cleaved. Eachlaser used is isolated from external reflection with adouble-section Faraday optical isolator that providesmore than 70 dB of isolation. A monochromator anda scanning Fabry-Perot interferometer are used forrough and fine measurement of the optical spectrum.Frequency matching and detuning between the twolasers is accomplished by adjusting the heat-sinktemperature of the master laser. The injected opticalpower into the slave laser can be evaluated asfollows: first, measure the linewidth-enhancementfactor a of the slave laser by using the injectionlockingmethod8 ; with this ae value known, the injectedoptical power can then be obtained throughthe measured injection-locking bandwidth when theslave laser is biased above threshold.9 At each biaslevel of the slave laser and with a definite opticalpower injected from the master, a bistable outputfrom the slave laser can be obtained versus the signalfrequency detuning. As an example, the squares inFig. 1 give the measured bistable loop width versusthe relative bias level of the slave laser from belowto above threshold while the injected optical power iskept at approximately -23 dBm. Below threshold,the OB loop increases its width with the increaseof the bias level, while at above threshold, the loopwidth decreases with the bias level. The maximumOB loop width is obtained, in our case, at -1.03 timesthe free-running laser threshold, and this value is, ingeneral, dependent on the amount of injected opticalpower.In order to simulate the OB operation, a unifiedtreatment is obviously necessary, which allows oneto consider the laser biased from below to abovethreshold. Our theoretical analysis is based on therate-equation model of Lang

Fig. 1. Measured bistable loop width versus the normalizedinjection current with the optical injection levelat approximately -23 dBm (squares) together with thecalculated results with an injected optical power Pi. of-25 dBm (short-dashed curve), -23 dBm (solid curve),and -21 dBm (long-dashed curve). Ith is the free-runinglaser threshold.

Fig. 1. Measured bistable loop width versus the normalizedinjection current with the optical injection levelat approximately -23 dBm (squares) together with thecalculated results with an injected optical power Pi. of-25 dBm (short-dashed curve), -23 dBm (solid curve),and -21 dBm (long-dashed curve). Ith is the free-runinglaser threshold.

Semiconductor optical amplifier (SOA)

Semiconductor optical amplifiers are amplifiers which use a semiconductor to provide the gain medium.[3] These amplifiers have a similar structure to Fabry–Pérot laser diodes but with anti-reflection design elements at the endfaces. Recent designs include anti-reflective coatings and tilted waveguide and window regions which can reduce endface reflection to less than 0.001%. Since this creates a loss of power from the cavity which is greater than the gain it prevents the amplifier from acting as a laser.
Semiconductor optical amplifiers are typically made from group III-V compound semiconductors such as GaAs/AlGaAs, InP/InGaAs, InP/InGaAsP and InP/InAlGaAs, though any direct band gap semiconductors such as II-VI could conceivably be used. Such amplifiers are often used in telecommunication systems in the form of fibre-pigtailed components, operating at signal wavelengths between 0.85 µm and 1.6 µm and generating gains of up to 30 dB.
The semiconductor optical amplifier is of small size and electrically pumped. It can be potentially less expensive than the EDFA and can be integrated with semiconductor lasers, modulators, etc. However, the performance is still not comparable with the EDFA. The SOA has higher noise, lower gain, moderate polarization dependence and high nonlinearity with fast transient time. This originates from the short nanosecond or less upper state lifetime, so that the gain reacts rapidly to changes of pump or signal power and the changes of gain also cause phase changes which can distort the signals. This nonlinearity presents the most severe problem for optical communication applications. However it provides the possibility for gain in different wavelength regions from the EDFA. "Linear optical amplifiers" using gain-clamping techniques have been developed.
High optical nonlinearity makes semiconductor amplifiers attractive for all optical signal processing like all-optical switching and wavelength conversion. There has been much research on semiconductor optical amplifiers as elements for optical signal processing, wavelength conversion, clock recovery, signal demultiplexing, and pattern recognition.
[edit] Vertical-cavity SOAA recent addition to the SOA family is the vertical-cavity SOA (VCSOA). These devices are similar in structure to, and share many features with, vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs). The major difference when comparing VCSOAs and VCSELs is the reduced mirror reflectivities used in the amplifier cavity. With VCSOAs, reduced feedback is necessary to prevent the device from reaching lasing threshold. Due to the extremely short cavity length, and correspondingly thin gain medium, these devices exhibit very low single-pass gain (typically on the order of a few percent) and also a very large free spectral range (FSR). The small single-pass gain requires relatively high mirror reflectivities to boost the total signal gain. In addition to boosting the total signal gain, the use of the resonant cavity structure results in a very narrow gain bandwidth; coupled with the large FSR of the optical cavity, this effectively limits operation of the VCSOA to single-channel amplification. Thus, VCSOAs can be seen as amplifying filters.
Given their vertical-cavity geometry, VCSOAs are resonant cavity optical amplifiers that operate with the input/output signal entering/exiting normal to the wafer surface. In addition to their small size, the surface normal operation of VCSOAs leads to a number of advantages, including low power consumption, low noise figure, polarization insensitive gain, and the ability to fabricate high fill factor two-dimensional arrays on a single semiconductor chip. These devices are still in the early stages of research, though promising preamplifier results have been demonstrated. Further extensions to VCSOA technology are the demonstration of wavelength tunable devices. These MEMS-tunable vertical-cavity SOAs utilize a microelectromechanical systems (MEMS) based tuning mechanism for wide and continuous tuning of the peak gain wavelength of the amplifier. SOAs has a more rapid gain response ,which is in the order of 1 to 100ps.

Erbium-doped fibre amplifiers

The erbium-doped fibre amplifier (EDFA) is the most deployed fibre amplifier as its amplification window coincides with the third transmission window of silica-based optical fibre.
Two bands have developed in the third transmission window – the Conventional, or C-band, from approximately 1525 nm – 1565 nm, and the Long, or L-band, from approximately 1570 nm to 1610 nm. Both of these bands can be amplified by EDFAs, but it is normal to use two different amplifiers, each optimized for one of the bands.
The principal difference between C- and L-band amplifiers is that a longer length of doped fibre is used in L-band amplifiers. The longer length of fibre allows a lower inversion level to be used, thereby giving at longer wavelengths (due to the band-structure of Erbium in silica) while still providing a useful amount of gain.
EDFAs have two commonly-used pumping bands – 980 nm and 1480 nm. The 980 nm band has a higher absorption cross-section and is generally used where low-noise performance is required. The absorption band is relatively narrow and so wavelength stabilised laser sources are typically needed. The 1480 nm band has a lower, but broader, absorption cross-section and is generally used for higher power amplifiers. A combination of 980 nm and 1480 nm pumping is generally utilised in amplifiers.
The optical fiber amplifier was invented by H. J. Shaw and Michel Digonnet at Stanford University, California, in the early 1980s. The EDFA was first demonstrated several years later [1] by a group including David N. Payne, R. Mears, and L. Reekie, from the University of Southampton and a group from AT&T Bell Laboratories, E. Desurvire, P. Becker, and J. Simpson.[2]
[edit] Doped fibre amplifiers for other wavelength rangesThulium doped fibre amplifiers have been used in the S-band (1450–1490 nm) and Praseodymium doped amplifiers in the 1300 nm region. However, those regions have not seen any significant commercial use so far and so those amplifiers have not been the subject of as much development as the EDFA. However, Ytterbium doped fiber lasers and amplifiers, operating near 1 micrometre wavelength, have many applications in industrial processing of materials, as these devices can be made with extremely high output power (tens of kilowatts).

Laser amplifiers

Almost any laser active gain medium can be pumped to produce gain for light at the wavelength of a laser made with the same material as its gain medium. Such amplifiers are commonly used to produce high power laser systems. Special types such as regenerative amplifiers and chirped-pulse amplifiers are used to amplify ultrashort pulses.Doped fibre amplifiers
Schematic diagram of a simple Doped Fibre AmplifierDoped fibre amplifiers (DFAs) are optical amplifiers that use a doped optical fibre as a gain medium to amplify an optical signal. They are related to fibre lasers. The signal to be amplified and a pump laser are multiplexed into the doped fibre, and the signal is amplified through interaction with the doping ions. The most common example is the Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA), where the core of a silica fiber is doped with trivalent Erbium ions and can be efficiently pumped with a laser at a wavelength of 980 nm or 1,480 nm, and exhibits gain in the 1,550 nm region.Amplification is achieved by stimulated emission of photons from dopant ions in the doped fibre. The pump laser excites ions into a higher energy from where they can decay via stimulated emission of a photon at the signal wavelength back to a lower energy level. The excited ions can also decay spontaneously (spontaneous emission) or even through nonradiative processes involving interactions with phonons of the glass matrix. These last two decay mechanisms compete with stimulated emission reducing the efficiency of light amplification.The amplification window of an optical amplifier is the range of optical wavelengths for which the amplifier yields a usable gain. The amplification window is determined by the spectroscopic properties of the dopant ions, the glass structure of the optical fibre, and the wavelength and power of the pump laser.Although the electronic transitions of an isolated ion are very well defined, broadening of the energy levels occurs when the ions are incorporated into the glass of the optical fibre and thus the amplification window is also broadened. This broadening is both homogeneous (all ions exhibit the same broadened spectrum) and inhomogeneous (different ions in different glass locations exhibit different spectra). Homogeneous broadening arises from the interactions with phonons of the glass, while inhomogeneous broadening is caused by differences in the glass sites where different ions are hosted. Different sites expose ions to different local electric fields, which shifts the energy levels via the Stark effect. In addition, the Stark effect also removes the degeneracy of energy states having the same total angular momentum (specified by the quantum number J). Thus, for example, the trivalent Erbium ion (Er+3) has a ground state with J = 15/2, and in the presence of an electric field splits into J + 1/2 = 8 sublevels with slightly different energies. The first excited state has J = 13/2 and therefore a Stark manifold with 7 sublevels. Transitions from the J = 13/2 excited state to the J= 15/2 ground state are responsible for the gain at 1.5 µm wavelength. The gain spectrum of the EDFA has several peaks that are smeared by the above broadening mechanisms. The net result is a very broad spectrum (30 nm in silica, typically). The broad gain-bandwidth of fibre amplifiers make them particularly useful in wavelength-division multiplexed communications systems as a single amplifier can be utilized to amplify all signals being carried on a fiber and whose wavelengths fall within the gain window.

Los amplificadores ópticos

Estos dispositivos generan una réplica de la señal de entrada pero con mayor nivel de potencia, operando completamente en el dominio óptico. Además pueden emplearse en otors procesos como la conmutación, la demultiplexación, o bien en la conversión de longitud de onda, aprovechando su comportamiento no lineal.Las ventajas de estos dispositivos frente a los regeneradores: Funcionamiento independiente del tipo de modulación de la señal. Tiene un amplio ancho de banda, por lo que amplifica varias longitudes de onda simultáneamente. Mayor simplicidad y por tanto menor probabilidad de fallos y menor coste que los regeneradores. Permiten emplear reflectómetros ópticos para el testeo y supervisión de las líneas de fibra óptica. Pueden ser integrados. Las limitaciones más importantes que supone su empleo son:Introducen un ruido adicional que es amplificado junto con la señal. Al no regenerar la señal se produce un efecto acumulativo de la dispersión. Su ancho de banda es finito por lo que limita el número de canales en los sistemas WDM. Su ganancia no es uniforme en todo el rango de amplificación, por lo que debe ser ecualizada. Tipos de amplificadores ópticos según su aplicación. La siguiente figura muestra las principales tipos de amplificadores según su aplicación: Como amplificador de línea en un enlace con fibra monomodo, como el que se muestra en la figura (a), se emplea para elevar el nivel de potencia de la señal y compensar así las pérdidas sufridas por la propagación de la señal. Frecuentemente se instalan varios amplificadores en cascada a lo largo de la línea. Como preamplificador front-end en un receptor, como muestra la figura (b), su misión es amplificar la señal antes de ser detectada por el fotodetector para mejora así la relación señal ruido. Como amplificador de potencia situándose a continuación de la fuente láser, se emplea para elevar el nivel de potencia de la señal e incrementar la distancia de transmisión. En la configuración de la figura (c) su objetivo es compensar las pérdidas debidas al modulador externo. En la configuración de la figura (d) busca compensar las pérdidas que sufre una señal al atravesar un divisor.

Regeneradores

Cuando una señal se propaga por la fibra óptica se necesitan emplear regeneradores para amplificar la señal debido a los efectos de la atenuación y la dispersión, así como de la longitud máxima permitida para la fibra entre transmisor y receptor, que no alcanza para cubrir todo la distancia del enlace.Al principio se empleaban regeneradores o repetidores electrónicos. Estos realizan una conversión de la señal del dominio óptico al eléctrico, amplifican la señal eléctrica, la resincronización, recuperan su forma y realizan una conversión del dominio eléctrico al óptico. Atendiendo al procesado que se efectúa sobre una señal, los regeneradores se clasifican en tres tipos, como se muestra en la figura:1R , Regeneration . Amplificación de la señal. Son por tanto transparentes al formato de la modulación y se pueden aplicar a señales analógicas. Por contra, añaden ruido y no contrarrestan los efectos de la dispersión y de las no linealidades. 2R , Regeneration & Reshaping. Además de amplificar, se recupera de la forma de la señal. Por tanto sólo son aptos para señales digitales. 3R , Regeneration, Reshaping & Reclocking. Además de amplificar y regenerar la señal, la sincroniza. Este tipo de regeneradores cancela los efectos de las no linealidades y de la dispersión.

Estos regeneradores que actúan en el dominio eléctrico no son adecuados cuando se trabaja con sistemas con varias longitudes de onda y de alta velocidad, además de ser caros y complejos debido al uso de electrónica de alta frecuencia. Por ello surgen los amplificadores ópticos.

Amplificador óptico de semiconductor (Semiconductor optical amplifier, SOA)

Los amplificadores ópticos de semiconductor tienen una estructura similar a un láser Fabry-Perot salvo por la presencia de un antireflectante en los extremos. El antireflectante incluye un antireflection coating y una guía de onda cortada en ángulo para evitar que la estructura se comporte como un láser.
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, las prestaciones 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 todo óptica o la conversión de longitud de onda. También se está estudiando su uso para implementar puertas lógicas.
[editar] Amplificadores RamanEstos dispositivos se basan en amplificar la señal óptica mediante el efecto Raman. A diferencia de los EDFAs y de los SOAs, los amplificadores Raman se basan en un una interacción no lineal entre la señal óptica y la señal de bombeo de alta potencia. De esta forma, la fibra convencional ya instalada puede ser usada como medio con ganancia para la amplificación Raman. Sin embargo, es mejor emplear fibras especialmente diseñadas (fibra altamente no lineal) en las que se introducen dopantes y se reduce el núcleo de la fibra para incrementar su no linealidad.
La señal de bombeo se puede acoplar a la fibra tanto en la misma dirección en la que se transmite la señal (bombeo codireccional) o en el sentido contrario (bombeo contradireccional). Es más habitual el bombeo contradireccional para evitar la amplificación de las componentes no lineales.
El máximo de ganancia se consigue 13 THz (unos 100 nm) por debajo de la longitud de onda de bombeo.
Para obtener una buena amplificación es necesario usar potencias de bombeo elevadas (de hasta 1 W y hasta 1,2 W para amplificación en banda L en fibra monomodo estándar). Normalmente se emplean más de dos diodos de bombeo. El nivel de ruido que se obtiene es bajo especialmente cuando se usa junto con EDFAs.

Amplificadores de fibra dopada

Amplificadores en fibra son amplificadores ópticos que usan fibra dopada, normalmente con tierras raras. Estos amplificadores necesitan de un bombeo externo con un láser de onda continua a una frecuencia óptica ligeramente superior a la que amplifican. Típicamente, las longitudes de onda de bombeo son 980 nm o 1480 nm y para obtener los mejores resultados en cuanto a ruido se refiere, debe realizarse en la misma dirección que la señal[1] .
Un amplificador óptico es capaz de amplificar un conjunto de longitudes de onda (WDM, wavelength division multiplexing).
[editar] Amplificador de fibra dopada con Erbio (EDFA) Diagrama esquemático de un amplificador de fibra dopada.El amplificador de fibra dopada más común es el EDFA (del inglés, Erbium Doped Fiber Amplifier) que se basa en el dopaje con Erbio de una fibra óptica.
Algunas características típicas de los EDFAs comerciales son:
Frecuencia de operación: bandas C y L (approx. de 1530 a 1605 nm). Para el funcionamiento en banda S (below 1480 nm) son necesarios otros dopantes. Baja figura de ruido (típicamente entre 3-6 dB). Ganancia entre (15-40 dB). Baja sensibilidad al estado de polarización de la luz de entrada. Máxima potencia de salida: 14-25 dBm. Ganancia interna: 25-50 dB. Variación de la ganancia: +/- 0,5 dB. Longitud de fibra dopada: 10-60 m para EDFAs de banda C y 50-300 m para los de banda L. Número de láseres de bombeo: 1-6. Longitud de onda de bombeo: 980 nm o 1480 nm2. Ruido predominante: ASE (Amplified Spontaneous Emission). El ruido ASE generado a la salida de un amplificador de este tipo se puede calcular como:

donde, nsp es el factor de emisión espontánea, G es la ganancia del amplificador y B0 es el ancho de banda óptico del amplificador.

Láser

Un láser (de la sigla inglesa LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.

Procesos Los láseres constan de un medio activo capaz de generar el láser. Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, denominados bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción.

Bombeo Se provoca mediante una fuente de radiación como puede ser una lámpara, el paso de una corriente eléctrica, o el uso de cualquier otro tipo de fuente energética que provoque una emisión. En el láser el bombeo puede ser eléctrico u óptico, mediante tubos de flash o luz. Resonador óptico Está compuesto por dos espejos que logran la amplificación y a su vez crean el haz laser. Dos tipos de resonadores: Resonador estable, emite un único haz laser, y Resonador Inestable, emite varios haces.

Emisión estimulada de radiación La emisión estimulada, base de la generación de radiación de un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen. La emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las características de la luz láser. No sólo produce luz coherente y monocroma, sino que también "amplifica" la emisión de luz, ya que por cada fotón que incide sobre un átomo excitado se genera otro fotón. Absorción Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación. Aplicaciones Cuando se inventó en 1960, se denominaron como "una solución buscando un problema que resolver". Desde entonces se han vuelto omnipresentes. Se pueden encontrar en miles de variadas aplicaciones en cualquier sector de la sociedad actual. Estas incluyen campos tan dispares como la electrónica de consumo, las tecnologías de la información (informática), análisis en ciencia, métodos de diagnóstico en medicina, así como el mecanizado, soldadura o sistemas de corte en sectores industriales y militares. En bastantes aplicaciones, los beneficios de los láseres se deben a sus propiedades físicas como la coherencia, la alta monocromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias extremadamente altas. A modo de ejemplo, un haz láser altamente coherente puede ser enfocado por debajo de su límite de difracción que, a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos pocos nanómetros. Cuando se enfoca un haz de láser potente sobre un punto, éste recibe una enorme densidad de energía.5 Esta propiedad permite al láser grabar gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un CD, DVD o Blu-ray. También permite a un láser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o incluso sublimar materiales. El rayo láser se emplea en el proceso de fabricación de grabar o marcar metales, plásticos y vidrio. Otros usos son: Diodos láser, usados en punteros láser, impresoras laser, y reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD; Láser de punto cuántico Láser de helio-neón Láser de dióxido de carbono - usado en industria para corte y soldado Láser excimer, que produce luz ultravioleta y se utiliza en la fabricación de semiconductores y en la cirugía ocular Lasik; Láser neodimio-YAG, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcar metales y otros materiales. YAG dopado con erbio, 1645 nm YAG dopado con tulio, 2015 nm YAG dopado con holmio, 2090 nm, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja, es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos renales y vesiculares. Láser de Zafiro dopado con Titanio, es un láser infrarrojo fácilmente sintonizable que se utiliza en espectroscopía. Láser de fibra dopada con erbio, un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, que se utiliza como amplificador para comunicaciones ópticas. Láser de colorante, formados por un colorante orgánico operan en el UV-VIS de modo pulsado, usados en espectroscopia por su fácil sintonización y su bajo precio. Algunas aplicaciones del Láser en la vida cotidiana son: Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgico, ayudas a la cicatrizción de hericas, tratamientos de piedas en el riñon, operaciones de vista, operaciones odontológicas. Industria: Cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante láser. Defensa: Guiado misiles balísticos, alternativa al Radar, cegago a la tropas enemigas. Ingenieria Civil: Guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias a lugares innacesibles. Investigación: Espectroscopía, Interferometría láser, LIDAR, distanciometría. Desarrollos en productos comerciales: Impresoras láser, CD, lectores de código de barras, punteros láser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectáculos. Tratamientos cosméticos y cirugía estética: Tratamientos de Acné, celulitis, tratamiento de las estrias, depilación.

Jhusep F. Vasquez M.

CI. 19598540

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Rayos láser son capaces de hacer llover

Científicos de la Universidad de Ginebra demostraron por primera vez que los rayos láser pueden crear formar nubes y provocar lluvia artificial, reemplazando al bombardeo de las nubes que se usa actualmente y que es contaminante. Los investigadores afirmaron que con las condiciones adecuadas y las gotas suficientes en el aire, el poderoso láser podrá invocar a San Isidro (o San Pedro, según el país en que estés) a pedido. El experimento, que promete terminar con la sequía en algunos países, comenzó en un laboratorio (obvio), emitiendo luz infrarroja en una cámara de aire a 24 grados Celsius bajo cero. Las nubes empezaron a formarse, después de que la energía extrajo los electrones, ionizando las moléculas del aire. Con ello se creó un denso camino de gas ionizado, llamado canal de plasma. Jérôme Kasparian, uno de los investigadores, comentó que al ser emitido el láser las condiciones de humedad aumentaron un 50% y las nubes tuvieron hasta 100 veces más agua condensada, provocando la esperada lluvia a control remoto. Este láser se probó durante varias noches en Berlín, dando el mismo resultado que en el laboratorio: un camino de nubes por donde pasa el rayo, siempre y cuando la humedad sea alta. Las conclusiones asombraron a los científicos, quienes planean crear chubascos en una superficie más amplia con muchos rayos. De todas maneras, todavía falta mucho para que esta técnica se perfeccione, pero el doctor Kasparian y su equipo esperan que pronto el agua caiga del cielo como quien abre la llave de la ducha o regadera.

Jhusep F. Vasquez M.
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Rayo laser

Lo que se ha dado en llamar "RAYO LASER" no es otra cosa que un haz de luz con características muy especiales, a las que los físicos definer como "UNA ONDA DE ENERGIA ELECTROMAGNETICA CON SUS CICLOS EN COHERENCIA DE FASE Y FRECUENCIA", pero que se tratará de explicar más ampliamente, para beneficio de los principiantes en dicho tema, de hecho soy uno de ellos (principiante en el tema).Que es la luz?:La luz es una menifestación más de los movimientos vibratorios ondulantes que parecen dar vida al universo entero, de los cuales forman parte también el palpitar de los corazones, las ondas sonoras, el rítmico balanceo de un péndulo, las contracciones y distorciones acompasadas de un resorte que ha sido alterado en su posición fundamental, etc.

Así como podemos obtener sonidos con solo agitar a determinada frecuencia el aire que nos rodea, así también podemos lograr el fenómeno de la luz cada vez que agitemos con otra frecuencia especial el medio electromagnético invisible que rodea a todos los cuerpos. Los sonidos son vibraciones relativamente lentas, causadas por agentes de velocidad similar.v Obviamente, no podemos obtener luz mediante la agitación de los instrumentos físicos corrientes, lo cual se debe a la extrema alta frecuencia de tales ondas. Para lograr vibraciones del rango de la luz, se debe de recurrir a los electrones de los átomos de algunos elementos de la naturaleza. Cada electron gira en el átomo de forma similar de como los planetas lo hacen alrededor del sol, describiendo órbitas cuyo alejamiento del núcleo sirve a los físicos para determinar el grado energético de tal electron. Según se trate de uno u otro elemento, los electrones se distribuyen en ciertas órbitas fundamentales de acuerdo con su propio nivel de energía. Sin embargo, mediante la exitación se puede agregar energía a los electrones de las capas más alejadas del núcleo, con lo cual estos abandonan su órbita fundamental y pasan a otra de mayor diámetro, como si hubiésemos inflado un poco más a un globo de caucho. Este proceso de sumar energía no se puede prolongar indefinidamente, ya que llega el momento en el cual el electron no puede sostenerse en esa órbita artificial y se contrae brúscamente hacia el interior del átomo, hasta un punto en que es rechazado por los otros electrones de las órbitas cercanas del núcleo y lanzado de nuevo hacia el exterior, generando en órbita un movimiento vibratorio de contracción y expansión de muy corto recorrido pero de muy alta frecuencia, suficiente para generar ondas electromagnéticas con características iguales a las de la luz que conocemos.Solamente algunos átomos como el fósforo y flour tienen propiedades naturales para generar fenómenos luminosos (fosforescencia, flourescencia, etc.) aunque muchos otros lo pueden hacer cuando presentan grandes cambios energéticos, tal como ocurre con la combustión de sustancias y en la incandescencia de los filamentos metálicos de las lámparas.QUE SON LOS COLORES: De todo el amplio espectro de ondas electromagnéticas que se extiende desde los rayos gamma emitidos por las sustancias radiactivas hasta las ondas de muy grande longitud emitidas por algunas estaciones de radiodifusión, solamente una estrechísima banda de ondas tiene la propiedad de exitar los órganos de la vista, y se ha denominado "LUZ".Dicha banda o espectro visible abarca longitudes de ondas comprendidas entre 0.0004 milímetros (luz violeta) y 0.0007 milímetros (luz roja). A cada una de las frecuencias comprendidas entre estos dos límites, nuestro cerebro las cataloga como luz azul, verde, amarilla, naranja, etc. Si tenemos en cuenta que la luz se produce por liberación de energía en las últimas órbitas de los átomos y moléculas que, tras hacer sido exitados, vuelven a su estado fundamental, y que la frecuencia de su vibración es dependiente del diámetro normal de la órbita, cual si fuesen resortes oscilando alrededor de su posición de equilibrio, podemos entonces concluir que cada sustancia tiene la propiedad de emitir luz con un determinado color. Así por ejemplo, al quemar sal de cocina en un pedazo de algodón impregnado con alcohol se desprende una luz de color plata, y al popner en combustión un delgado hilo de cobre, se genera luz de color verde, propiedad que permite a los técnicos en fundición reconocer también las temperaturas de los hornos y los metales que están manejando.Cuando la retina del ojo recibe simultáneamente todas las radiaciones de los diferentes colores, como en el caso de la luz solar y la producida por ciertas lámparas incandescentes y de arco, el órgano de la visión registra esta sensación como "luz blanca".La luz ordinaria es incoherente (sin ninguna relación que ligue a las ondas que la constituyen) purque, en los átomos de donde proviene, las vibraciones de las capas electrónicas y la emisión de los fotones (paquete de energía correspondientes a distintos niveles de órbita) se producen en desorden, en cualquier instante y en el haz de luz resultante noexite la menor relación entre las fases de las ondas. En otras palabras, aunque todos los átomos (fuesen iguales, no existe sincronización para los saltos de órbita de los electrones. Mediante filtros adecuados se puede seleccionar luz de un color espefífico (ondas con una misma frecuencia), pero es imposible ordenar sus átomos para que desprendan simultáneamente los fotones y generen ondas con la misma fase en todos los ciclos (fase significa posición, momento, instante).

Adelanto clave de Intel: crean láser a partir del silicio

Hoy sale publicado en la prestigiosa revista científica Nature, un adelanto clave de Intel: se trata de del primer láser basado en silicio del mundo. Este adelanto podría llevar rayos láser y dispositivos ópticos de bajo costo y alta calidad al uso común en aplicaciones de cómputo, comunicaciones y médicas. Pero aún hay que superar algunos problemas para lograr un producto comercial. Como se reportó en el número de hoy de la revista cientifica Nature, investigadores de Intel han encontrado una forma de usar el así llamado efecto Raman y la estructura cristalina del silicio para amplificar la luz al pasar por ella. Cuando se irradia con luz de una fuente externa, el chip experimental produce un láser continuo de alta calidad. Aunque aún está lejos de convertirse en un producto comercial, la capacidad de crear un rayo láser a partir del silicio ordinario podría llevar a la creación de dispositivos ópticos de bajo costo que desplazan datos entre computadoras a la velocidad de la luz (dando origen a nuevas aplicaciones para la computación de alta velocidad). “Fundamentalmente, hemos demostrado por vez primera que el silicio ordinario se puede utilizar para construir dispositivos que amplifican la luz”, dijo el Dr. Mario Paniccia, director del Laboratorio de Tecnología Fotónica de Intel. “El uso de dispositivos fotónicos de alta calidad ha sido limitado porque son costosos de producir y ensamblar. Esta
investigación es un paso importante para traer los beneficios de dispositivos ópticos de silicio de bajo costo al mercado”. Hoy, todas las computadoras tienen una fuente de poder que alimentan los chips, el disco duro y dispositivos periféricos. En el futuro, es posible que las PCs integren también una fuente para alimentar pequeños rayos láser, amplificadores e interconexiones ópticas que desplacen terabytes de datos entre computadoras y a través de redes. Además, existen longitudes de onda de luz especiales que son óptimas para interacciones con el tejido humano. Por ejemplo, un tipo de láser puede ser útil para trabajar en las encías y otro para abrir cavidades en los dientes. Hoy, estos rayos láser cuestan decenas de miles de dólares cada uno, limitando con ello su uso. Este adelanto de Intel podría llevarnos a un producir rayos láser médicos más accesibles de modo que las visitas al dentista sean más sencillas y menos dolorosas para los pacientes.
Detalles técnicos
La creación de un rayo láser Raman en silicio comienza con el grabado de una guía de onda (un conducto para la luz en un chip). El silicio es transparente para la luz infrarroja; de modo que cuando se dirige luz a una guía de onda, ésta puede ser contenida y canalizada en un chip. Al igual que el primer rayo láser desarrollado en 1960, los investigadores de Intel utilizaron una fuente de luz externa para “bombear” luz a su chip. Conforme se bombea luz, las vibraciones atómicas naturales del silicio amplifican la luz en su paso por el chip. Llamado efecto Raman, esta amplificación es más de 10.000 veces más potente en el silicio que en la fibra de vidrio o fibra óptica. Los rayos láser y amplificadores Raman son utilizados hoy día en la industria de las telecomunicaciones y utilizan kilómetros de fibra para amplificar la luz. Mediante el uso de silicio, los investigadores de Intel pudieron amplificar la luz con un chip de silicio de unos cuantos centímetros de tamaño. Un láser es cualquier dispositivo que emite un rayo de luz intenso y coherente (donde todos los fotones tienen la misma longitud de onda, fase y dirección). Cubriendo los lados del chip con un material reflexivo, similar a las cubiertas que se utilizan en anteojos para el sol de alta calidad, el equipo de investigadores de Intel pudo contener y amplificar la luz al rebotar de un lado al otro del chip. Al incrementar la energía de bombeo se llegó a un umbral crítico donde, al instante, un rayo de luz coherente muy preciso (es decir, un láser) salió del chip.
El logro
Inicialmente, ellos descubrieron que incrementar el poder del bombeo de luz más allá de cierto punto no incrementaba más la amplificación de luz en el chip y finalmente incluso la disminuía. La razón de esto resultó ser un proceso físico llamado “Two-Photon Absorption” (“Absorción de dos fotones”), que ocurre cuando dos fotones del haz de bombeo chocan contra un átomo al mismo tiempo y expulsan un electrón. Estos electrones en exceso se acumulan y se reúnen en la guía de onda hasta que absorben tanta luz que se detiene la amplificación. El logro de Intel fue integrar una estructura, llamada técnicamente dispositivo PIN (P-type - Intrinsic - N-type) en la guía de onda en el chip. Cuando se aplica un voltaje al PIN, éste actúa como aspiradora y elimina la mayoría de los electrones que absorben la luz. El dispositivo PIN combinado con el efecto Raman produce un rayo láser continuo. Lograr que el silicio y la luz trabajen juntos La investigación en torno a la fotónica del silicio en Intel se inició como una forma de explorar la aplicación de los conocimientos del silicio de la compañía al desarrollo de dispositivos ópticos integrados que pudieran ser incorporados en diversos productos por clientes de Intel. El equipo de investigación de la fotónica del silicio ha tenido varios logros, comenzando en 2004 con el primer modulador óptico a base de silicio para codificar datos a 1 GHz, lo que representa un incremento de más de 50 veces el récord anterior de la investigación de unos 20 MHz. “Tenemos programas de investigación a largo plazo para hallar nuevas formas de aplicar nuestros conocimientos del silicio para facilitar la vida a las personas”, dijo Kevin Kahn, Intel Senior Fellow y director del Laboratorio de Tecnología de http://www.tomcomputers.com.ar - Tomcomputers Powered by Mambo Open Source Generated: 30 May, 2010, 17:26 Comunicaciones de Intel. “Por ejemplo, estamos desarrollando redes con sensores inalámbricos que se pueden utilizar para detectar fallas en equipos listos para salir al mercado antes de que ocurran o para mejorar los servicios de atención a la salud para ancianos. Nuestra meta de ‘silicionizar’ la fotónica consiste en utilizar nuestras técnicas de manufactura de silicio para producir en masa dispositivos ópticos de bajo costo de modo para que los beneficios de la fotónica de alto ancho de banda se puedan aprovechar en las industrias de la computación y las comunicaciones”. El reporte acerca de esta investigación fue publicado en Nature, con fecha del 17 de febrero. El documento, titulado “A continuous wave Raman Silicon Laser” (“Un rayo láser de silicio Raman de onda continua”), fue elaborado por los investigadores de Intel Haisheng Rong, Richard Jones, Ansheng Liu, Oded Cohen, Dani Hak, Alexander Fang y Mario Paniccia.

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