Un láser se construye a partir de tres partes principales:
- Una fuente de energía (generalmente conocida como bomba o fuente de bomba ),
- Un medio de ganancia o medio láser , y
- Dos o más espejos que forman un resonador óptico .
Fuente de la bomba
La fuente de la bomba es la parte que proporciona energía al sistema láser . Ejemplos de fuentes de bombeo incluyen descargas eléctricas, lámparas de destellos, lámparas de arco, luz de otro láser, reacciones químicas e incluso dispositivos explosivos. El tipo de fuente de bombeo utilizada depende principalmente del medio de ganancia , y esto también determina cómo se transmite la energía al medio. Un láser de helio-neón (HeNe) utiliza una descarga eléctrica en la mezcla de gas helio-neón, un láser Nd: YAG utiliza luz enfocada desde una lámpara de destello de xenón o láseres de diodo , y los láseres excimer utilizan una reacción química.
Ganancia medio / medio láser
El medio de ganancia es el principal factor determinante de la longitud de onda de funcionamiento y otras propiedades del láser. Los medios de ganancia en diferentes materiales tienen espectros lineales o espectros amplios. Los medios de ganancia con espectros amplios permiten sintonizar la frecuencia del láser. Hay cientos, si no miles, de medios de ganancia diferentes en los que se ha logrado el funcionamiento del láser (consulte la lista de tipos de láser para obtener una lista de los más importantes). El medio de ganancia es excitado por la fuente de la bomba para producir una inversión de población , y es en el medio de ganancia donde tiene lugar la emisión espontánea y estimulada de fotones, lo que conduce al fenómeno de ganancia óptica o amplificación.
Ejemplos de diferentes medios de ganancia incluyen:
- Líquidos, como láseres de tinte. Estos son generalmente orgánicos químicos disolventes , tales como metanol , etanol o glicol de etileno , al que se añaden tintes químicos tales como cumarina , rodamina , y fluoresceína . La configuración química exacta de las moléculas de tinte determina la longitud de onda de funcionamiento del láser de tinte .
- Gases, como dióxido de carbono , argón , criptón y mezclas como helio - neón . Estos láseres suelen bombearse mediante descargas eléctricas.
- Sólidos, como cristales y vasos . Los materiales hospedadores sólidos suelen estar dopados con una impureza como iones de cromo , neodimio , erbio o titanio . Los huéspedes típicos incluyen YAG ( granate de itrio y aluminio ), YLF ( fluoruro de itrio y litio ), zafiro (óxido de aluminio) y varios vidrios. Ejemplos de medios láser de estado sólido incluyen Nd: YAG, Ti: zafiro , Cr: zafiro (generalmente conocido como rubí ), Cr: LiSAF ( fluoruro de litio, estroncio y aluminio dopado con cromo ), Er: YLF, Nd: vidrio y Er: vidrio. Los láseres de estado sólido generalmente son bombeados por lámparas de destellos o la luz de otro láser.
- Semiconductores , un tipo de cristal sólido con distribución uniforme de dopante o material con diferentes niveles de dopante en el que el movimiento de los electrones puede provocar la acción del láser. Los láseres semiconductores suelen ser muy pequeños y se pueden bombear con una simple corriente eléctrica, lo que les permite utilizarse en dispositivos de consumo, como reproductores de discos compactos . Ver diodo láser .
Resonador óptico
El resonador óptico , o cavidad óptica , en su forma más simple son dos espejos paralelos colocados alrededor del medio de ganancia, que proporcionan retroalimentación de la luz. Los espejos reciben revestimientos ópticos que determinan sus propiedades reflectantes. Normalmente, uno será un reflector alto y el otro será un reflector parcial . Este último se llama acoplador de salida , porque permite que parte de la luz salga de la cavidad para producir el rayo de salida del láser.
La luz del medio, producida por emisión espontánea , es reflejada por los espejos de regreso al medio, donde puede ser amplificada por emisión estimulada . La luz puede reflejarse en los espejos y así atravesar el medio de ganancia muchos cientos de veces antes de salir de la cavidad. En láseres más complejos, se utilizan configuraciones con cuatro o más espejos que forman la cavidad. El diseño y la alineación de los espejos con respecto al medio es crucial para determinar la longitud de onda operativa exacta y otros atributos del sistema láser.
Otros dispositivos ópticos, como espejos giratorios, moduladores, filtros y absorbentes, pueden colocarse dentro del resonador óptico para producir una variedad de efectos en la salida del láser, como alterar la longitud de onda de funcionamiento o la producción de pulsos de luz láser.
Algunos láseres no utilizan una cavidad óptica, sino que dependen de una ganancia óptica muy alta para producir una emisión espontánea amplificada (ASE) significativa sin necesidad de retroalimentación de la luz hacia el medio de ganancia. Se dice que estos láseres son superluminiscentes y emiten luz con baja coherencia pero gran ancho de banda . Dado que no utilizan retroalimentación óptica, estos dispositivos a menudo no se clasifican como láseres.
Ver también
- Sembradora de inyección
- Bloqueo de modo
- Q-cambio
- Lista de artículos láser
Referencias
- Koechner, Walter (1992). Ingeniería de láser de estado sólido , 3ª ed., Springer-Verlag. ISBN 0-387-53756-2
enlaces externos
- Preguntas frecuentes sobre láser de Sam Una guía práctica de láseres para experimentadores y aficionados