Medio láser activo
El medio láser activo (también llamado medio de ganancia o medio láser ) es la fuente de ganancia óptica dentro de un láser . La ganancia resulta de la emisión estimulada de fotones a través de transiciones electrónicas o moleculares a un estado de menor energía desde un estado de mayor energía previamente ocupado por una fuente de bombeo .
Para disparar un láser, el medio de ganancia activo debe estar en una distribución de energía no térmica conocida como inversión de población . La preparación de este estado requiere una fuente de energía externa y se conoce como bombeo láser . El bombeo puede lograrse con corrientes eléctricas (por ejemplo, semiconductores o gases a través de descargas de alto voltaje ) o con luz, generada por lámparas de descarga o por otros láseres ( láseres semiconductores ). Los medios de ganancia más exóticos pueden bombearse mediante reacciones químicas , fisión nuclear , [7] o con haces de electrones de alta energía . [8]
El modelo más simple de ganancia óptica en sistemas reales incluye solo dos grupos de subniveles energéticamente bien separados. Dentro de cada grupo de subniveles, las transiciones rápidas aseguran que el equilibrio térmico se alcance rápidamente. (fig.1) . Las emisiones estimuladas entre los grupos superior e inferior, esenciales para la ganancia, requieren que los niveles superiores estén más poblados que los correspondientes inferiores. Esto se logra más fácilmente si las tasas de transición no estimuladas entre los dos grupos son lentas, es decir, los niveles superiores son metaestables . Las inversiones de población se producen más fácilmente cuando solo se ocupan los subniveles más bajos, lo que requiere temperaturas bajas o grupos bien divididos energéticamente.
En el caso de la amplificación de señales ópticas, la frecuencia del láser se denomina frecuencia de la señal. Si la energía externa requerida para la amplificación de la señal es óptica, necesariamente será de la misma o mayor frecuencia de bombeo .
El medio simple se puede caracterizar con secciones efectivas de absorción y emisión en frecuencias y .
Las concentraciones relativas se pueden definir como y .
