Rayo Láser

Escuela Secundaria Técnica n.72 Guadalupe Ceniceros de Zavaleta presentan a… Plata Uribe y Pluma Martínez en…

¿Qué es el rayo láser?
Un láser ( 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.
Antes de nada, deberíamos tener claro a que se denomina “rayo láser”. Básicamente, un láser es un haz de luz colimado, monocromático y coherente. También se llama láser al dispositivo que es capaz de generar este haz. Por “colimado” se entiende que el haz de luz tiene una divergencia nula. El flujo de la energía es unidireccional, de modo que cada rayo del haz puede considerarse paralelo a cualquier otro. Esta característica, que en la práctica es imposible de lograr en un 100% pero que se acerca mucho, es la que hace que el rayo de luz emitido por un láser no se “ensanche” a medida que se aleja de la fuente que lo genera. Por ejemplo, un rayo láser proyectado sobre la luna, que a la salida del emisor tenga un diámetro de un milímetro tendrá en el destino un diámetro de un par de kilómetros, y eso después de viajar mas de 384000 km.

Historia del rayo láser
En 1916, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los lásers y de sus predecesores, los máseres (que emiten microondas), utilizando la ley de radiación de Max Planck basada en los conceptos de emisión espontánea e inducida de radiación .
Historia del rayo láser
En 1928 Rudolf Landenburg reportó haber obtenido la primera evidencia del fenómeno de emisión estimulada de radiación, aunque no pasó de ser una curiosidad de laboratorio, por lo que la teoría fue olvidada hasta después de la Segunda Guerra Mundial , cuando fue demostrada definitivamente por Willis Eugene Lamb y R. C. Rutherford .
Historia del rayo láser
En 1953 , Charles H. Tornes y los estudiantes de postgrado James P. Gordon y Herbert J. Zeiger construyeron el primer máser : un dispositivo que funcionaba con los mismos principios físicos que el láser pero que produce un haz coherente de microondas. El máser de Townes era incapaz de funcionar en continuo. Nikolái Básov y Aleksandr Prójorov de la Unión Soviética trabajaron independientemente en el oscilador cuántico y resolvieron el problema de obtener un máser de salida de luz continua, utilizando sistemas con más de dos niveles de energía. Townes, Básov y Prójorov compartieron el Premio Nobel de Física en 1964 por "los trabajos fundamentales en el campo de la electrónica cuántica", los cuales condujeron a la construcción de osciladores y amplificadores basados en los principios de los máser-láser
Historia del rayo láser
Townes y Arthur Leonard Schawlow son considerados los inventores del láser, el cual patentaron en 1960 . Dos años después, Robert Hall inventa el láser semiconductor. En 1969 se encuentra la primera aplicación industrial del láser al ser utilizado en las soldaduras de los elementos de chapa en la fabricación de vehículos y, al año siguiente Gordon Gould patenta otras muchas aplicaciones prácticas para el láser
El 16 de mayo de 1980 , un grupo de físicos de la Universidad de Hull liderados por Geoffrey Pret registran la primera emisión láser en el rango de los rayos X. Cinco años después se comienza a comercializar el disco compacto , donde un haz láser de baja potencia "lee" los datos codificados en forma de pequeños orificios (puntos y rayas) sobre un disco óptico con una cara reflectante.
Generación de un rayo láser:
Proceso
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.
Emisión espontánea de radiación
Como explicábamos en el caso del método de bombeo, a veces los electrones que vuelven naturalmente al estado fundamental emiten un fotón; es un proceso aleatorio y la radiación tendrá distintas direcciones y fases, por lo que se genera una radiación monocromática incoherente.
Absorción
En este proceso se absorbe un fotón, con lo que el sistema atómico se mueve a su estado de energía más alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación. Los dispositivos láseres disponibles comercialmente se basan en alguno de estos métodos o en una combinación de más de uno de ellos. No es que uno sea preferible al otro, si no que cada uno tiene características que lo hacen mas adecuados para diferentes aplicaciones.
Diodo láser:
es un dispositivo semiconductor similar a los diodos LED pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.
Este tipo de láser es el que se encuentra dentro de su lector de discos compactos, DVD, etc. Cuando un diodo convencional o LED se polariza en directa, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Cuando los electrones y huecos están en una misma región, pueden recombinarse (cayendo el electrón al hueco) emitiendo un fotón con la energía correspondiente a la banda prohibida. Esta emisión espontánea se produce en todos los diodos, pero sólo es visible en los diodos LED, que justamente están construidos de una manera especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con el espectro visible; en el resto de diodos, la energía se disipa en forma de radiación infrarroja.

conclusión
el caso de los diodos láser, han permitido el desarrollo de sistemas de almacenamiento masivo de información con capacidades impensadas hace solo una década. Y es una tecnología que no para de ser mejorada, como lo demuestran la aparición constante de nuevos artefactos que dejan a los anteriores en el olvido, debido a sus superiores características, valga el ejemplo de los emergentes HD-DVD o DVD Blue Ray, que utilizando diodos láser con longitudes de onda mas cortas permiten almacenar mucha mas información que los DVDs convencionales.

Jhusep F. Vasquez M.
CI.19598540
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