Podcast
Questions and Answers
¿Cuál es la función principal del medio activo en un láser?
¿Cuál es la función principal del medio activo en un láser?
- Generar radiación de microondas
- Permitir la inversión de población (correct)
- Eliminar frecuencias indeseables
- Compensar las pérdidas internas
¿Qué condición es necesaria para que un sistema de tres niveles mantenga la inversión de población?
¿Qué condición es necesaria para que un sistema de tres niveles mantenga la inversión de población?
- Las tasas de radiación deben ser iguales en todos los niveles
- El estado 2 debe decaer más lentamente que el estado 3
- La población en el estado 3 debe ser mayor que en el estado 2
- El estado 2 debe decaer espontáneamente más rápido que el estado 3 (correct)
¿Cuál de los siguientes componentes no forma parte del principio básico de operación de un láser?
¿Cuál de los siguientes componentes no forma parte del principio básico de operación de un láser?
- Generador de señal de radiación
- Sensores de temperatura (correct)
- Sistema de retroalimentación
- Resonador óptico
En el contexto de láseres, ¿qué es un máser?
En el contexto de láseres, ¿qué es un máser?
Para el sistema de niveles presentado, ¿qué se requiere para que $N_# ≫ N_$ $?
Para el sistema de niveles presentado, ¿qué se requiere para que $N_# ≫ N_$ $?
¿Qué función cumple el resonador en un láser?
¿Qué función cumple el resonador en un láser?
¿Cuál de las siguientes opciones no es un tipo de láser mencionado?
¿Cuál de las siguientes opciones no es un tipo de láser mencionado?
¿Qué se logra con la retroalimentación al generador en un láser?
¿Qué se logra con la retroalimentación al generador en un láser?
¿Qué condición es necesaria para que se produzca la emisión inducida?
¿Qué condición es necesaria para que se produzca la emisión inducida?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre un sistema de dos niveles?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre un sistema de dos niveles?
¿Qué sucede con el número de partículas del estado excitado en un sistema de dos niveles?
¿Qué sucede con el número de partículas del estado excitado en un sistema de dos niveles?
¿Cuál es la relación inicial entre $N'$ y $N''$ cuando $t=0$ en un sistema de dos niveles?
¿Cuál es la relación inicial entre $N'$ y $N''$ cuando $t=0$ en un sistema de dos niveles?
¿Qué ocurre con un sistema de tres niveles?
¿Qué ocurre con un sistema de tres niveles?
En el contexto de la evolución temporal, ¿qué representa el término $A N'(t)$?
En el contexto de la evolución temporal, ¿qué representa el término $A N'(t)$?
¿Cuál de los siguientes enunciados es incorrecto sobre un sistema de dos niveles?
¿Cuál de los siguientes enunciados es incorrecto sobre un sistema de dos niveles?
¿Qué representa el límite $N''(t)$ cuando $t$ tiende a $2$ en un sistema de dos niveles?
¿Qué representa el límite $N''(t)$ cuando $t$ tiende a $2$ en un sistema de dos niveles?
¿Qué representan los modos transversales electromagnéticos en un láser?
¿Qué representan los modos transversales electromagnéticos en un láser?
¿Cuál es la característica distintiva del modo principal en un láser?
¿Cuál es la característica distintiva del modo principal en un láser?
¿Qué factores influyen en la naturaleza de los modos transversales de un láser?
¿Qué factores influyen en la naturaleza de los modos transversales de un láser?
¿Cuál de los siguientes modos se considera el modo principal en un láser?
¿Cuál de los siguientes modos se considera el modo principal en un láser?
¿Qué condición es necesaria para que un láser funcione correctamente?
¿Qué condición es necesaria para que un láser funcione correctamente?
¿Qué representa el factor de calidad 𝑸 en un resonador óptico?
¿Qué representa el factor de calidad 𝑸 en un resonador óptico?
¿Qué significa la notación TEMnn en el contexto de un láser?
¿Qué significa la notación TEMnn en el contexto de un láser?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre los modos transversales?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre los modos transversales?
¿Cómo se calcula el factor de calidad 𝑸 a partir del tiempo de extinción de la radiación en la cavidad?
¿Cómo se calcula el factor de calidad 𝑸 a partir del tiempo de extinción de la radiación en la cavidad?
¿Qué modo transversal tiene valores 𝑚 y 𝑛 que representan su clasificación?
¿Qué modo transversal tiene valores 𝑚 y 𝑛 que representan su clasificación?
¿Qué indica ∆𝜈 = 𝑐/2ℓ en el contexto de un láser?
¿Qué indica ∆𝜈 = 𝑐/2ℓ en el contexto de un láser?
La potencia de un láser está relacionada directamente con:
La potencia de un láser está relacionada directamente con:
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el confinamiento de energía en la cavidad es correcta?
¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el confinamiento de energía en la cavidad es correcta?
¿Qué parámetro se relaciona con el ancho de banda de las ondas estacionarias en la cavidad?
¿Qué parámetro se relaciona con el ancho de banda de las ondas estacionarias en la cavidad?
¿Qué relación existe entre la frecuencia y la energía almacenada 𝑈 en un resonador?
¿Qué relación existe entre la frecuencia y la energía almacenada 𝑈 en un resonador?
¿Cuál de las siguientes descripciones es correcta sobre los modos superiores como TEM10, TEM20?
¿Cuál de las siguientes descripciones es correcta sobre los modos superiores como TEM10, TEM20?
¿Qué representa la iluminancia en su definición?
¿Qué representa la iluminancia en su definición?
¿Cuál es el propósito del método de conmutación Q?
¿Cuál es el propósito del método de conmutación Q?
¿Qué tipo de láser utiliza un medio activo sólido?
¿Qué tipo de láser utiliza un medio activo sólido?
En el proceso de modulación del conmutador, ¿qué sucede inicialmente?
En el proceso de modulación del conmutador, ¿qué sucede inicialmente?
¿Cuál de los siguientes es un tipo de láser basado en su método de bombeo?
¿Cuál de los siguientes es un tipo de láser basado en su método de bombeo?
¿Qué característica describe a un láser pulsado?
¿Qué característica describe a un láser pulsado?
¿Cuál es un tipo de láser que funciona a partir de gases?
¿Cuál es un tipo de láser que funciona a partir de gases?
¿Qué operación se caracteriza por tener pulsos de corta duración?
¿Qué operación se caracteriza por tener pulsos de corta duración?
¿Qué tipo de láser es el láser de rubí?
¿Qué tipo de láser es el láser de rubí?
¿Cuál es el rango espectral del láser de ND:YAG?
¿Cuál es el rango espectral del láser de ND:YAG?
¿Qué método de bombeo se utiliza en el láser de TI:zafiro?
¿Qué método de bombeo se utiliza en el láser de TI:zafiro?
¿Cuál es la característica principal de los láseres de semiconductores?
¿Cuál es la característica principal de los láseres de semiconductores?
¿Qué ion se utiliza como medio activo en el láser de ND:YAG?
¿Qué ion se utiliza como medio activo en el láser de ND:YAG?
¿Qué tipo de operación tienen los láseres de rubí y ND:YAG?
¿Qué tipo de operación tienen los láseres de rubí y ND:YAG?
¿Qué caracteriza al láser de semiconductores en comparación con otros láseres?
¿Qué caracteriza al láser de semiconductores en comparación con otros láseres?
¿Cuál es el rango espectral del láser de rubí?
¿Cuál es el rango espectral del láser de rubí?
¿Qué se entiende por 'acoplamiento de los estados electrónicos' en el láser de TI:zafiro?
¿Qué se entiende por 'acoplamiento de los estados electrónicos' en el láser de TI:zafiro?
¿Qué tipo de medio activo se utiliza en el láser de TI:zafiro?
¿Qué tipo de medio activo se utiliza en el láser de TI:zafiro?
Flashcards
Emisión inducida neta
Emisión inducida neta
La emisión inducida neta ocurre cuando la tasa de emisión inducida desde el estado excitado (N*) es mayor que la tasa de absorción desde el estado fundamental (N).
Inversión de población
Inversión de población
La emisión inducida requiere que la población del estado excitado sea mayor que la del estado fundamental, creando una inversión de población, una condición de no equilibrio.
Evolución temporal de la población del estado excitado
Evolución temporal de la población del estado excitado
La tasa de cambio en la población del estado excitado es proporcional a la diferencia en las poblaciones del estado fundamental y el estado excitado, menos la tasa de decaimiento espontáneo del estado excitado.
Limitación de la inversión de población en un sistema de dos niveles
Limitación de la inversión de población en un sistema de dos niveles
Signup and view all the flashcards
Imposibilidad de láseres en sistemas de dos niveles
Imposibilidad de láseres en sistemas de dos niveles
Signup and view all the flashcards
Sistema de tres niveles
Sistema de tres niveles
Signup and view all the flashcards
Inversión de población en un sistema de tres niveles
Inversión de población en un sistema de tres niveles
Signup and view all the flashcards
Posibilidad de láseres en sistemas de tres niveles
Posibilidad de láseres en sistemas de tres niveles
Signup and view all the flashcards
Láser
Láser
Signup and view all the flashcards
Máser
Máser
Signup and view all the flashcards
Medio activo
Medio activo
Signup and view all the flashcards
Resonador
Resonador
Signup and view all the flashcards
Fuente de bombeo
Fuente de bombeo
Signup and view all the flashcards
Colimador
Colimador
Signup and view all the flashcards
Propiedades de la radiación láser
Propiedades de la radiación láser
Signup and view all the flashcards
Modo TEM00
Modo TEM00
Signup and view all the flashcards
Modo TEM
Modo TEM
Signup and view all the flashcards
Haz Gaussiano
Haz Gaussiano
Signup and view all the flashcards
Resonancia Láser
Resonancia Láser
Signup and view all the flashcards
Resonador Óptico
Resonador Óptico
Signup and view all the flashcards
Factor de calidad (Q)
Factor de calidad (Q)
Signup and view all the flashcards
Ancho de banda
Ancho de banda
Signup and view all the flashcards
Espectro electromagnético
Espectro electromagnético
Signup and view all the flashcards
Iluminancia
Iluminancia
Signup and view all the flashcards
Conmutación Q-switching
Conmutación Q-switching
Signup and view all the flashcards
Láser de estado sólido
Láser de estado sólido
Signup and view all the flashcards
Láser de gas
Láser de gas
Signup and view all the flashcards
Láser químico y de excímero
Láser químico y de excímero
Signup and view all the flashcards
Láser de colorante
Láser de colorante
Signup and view all the flashcards
Rango espectral de un láser
Rango espectral de un láser
Signup and view all the flashcards
Operación de un láser
Operación de un láser
Signup and view all the flashcards
Ganancia de un láser
Ganancia de un láser
Signup and view all the flashcards
Ganancia umbral
Ganancia umbral
Signup and view all the flashcards
Espaciamiento de frecuencia de modos longitudinales
Espaciamiento de frecuencia de modos longitudinales
Signup and view all the flashcards
Modos transversales electromagnéticos (TEM)
Modos transversales electromagnéticos (TEM)
Signup and view all the flashcards
Potencia de un láser
Potencia de un láser
Signup and view all the flashcards
Longitud de onda de un modo longitudinal
Longitud de onda de un modo longitudinal
Signup and view all the flashcards
Perfil de modo
Perfil de modo
Signup and view all the flashcards
Método de bombeo óptico (Cr+3)
Método de bombeo óptico (Cr+3)
Signup and view all the flashcards
Tipo de láser: Tres niveles
Tipo de láser: Tres niveles
Signup and view all the flashcards
Rango espectral del láser de rubí
Rango espectral del láser de rubí
Signup and view all the flashcards
Medio activo del láser de Nd:YAG
Medio activo del láser de Nd:YAG
Signup and view all the flashcards
Método de bombeo óptico del láser de Nd:YAG
Método de bombeo óptico del láser de Nd:YAG
Signup and view all the flashcards
Tipo de láser: Cuatro niveles
Tipo de láser: Cuatro niveles
Signup and view all the flashcards
Rango espectral del láser de Nd:YAG
Rango espectral del láser de Nd:YAG
Signup and view all the flashcards
Medio activo del láser de Ti:zafiro
Medio activo del láser de Ti:zafiro
Signup and view all the flashcards
Tipo de láser: Cuatro niveles (Ti:zafiro)
Tipo de láser: Cuatro niveles (Ti:zafiro)
Signup and view all the flashcards
Medio activo del láser de semiconductor
Medio activo del láser de semiconductor
Signup and view all the flashcards
Study Notes
Tema 7: Láser
- El tema 7 se centra en los láseres.
- Se describe una introducción a los láseres y máseres.
- Se analizan las propiedades de la radiación láser.
- Se explican los láseres de estado sólido y de gases.
- Se estudian los láseres químicos y de excímeros.
- Se analizan los láseres de colorantes.
- Se presentan las aplicaciones químicas y espectroscópicas de los láseres.
Introducción: Antecedentes Históricos
- En 1916, A. Einstein definió la emisión inducida y la emisión espontánea.
- En 1954, C. Townes desarrolló el máser de microondas NH3.
- En 1955, A.M. Prokhorov y N.G. Basov desarrollaron el máser.
- En 1958, G. Gould y Schawlow desarrollaron las extensiones IR y VIS.
- En 1960, T. Maiman fabricó el láser de estado sólido mediante bombeo óptico usando rubí.
- En 1960, A. Javan inventó el láser de gas usando helio-neón.
- En 1964, se otorgó el Premio Nobel a Townes, Prokhorov y Basov por sus contribuciones en el campo de la física láser.
Introducción: Desarrollo de los Láseres 1960-2020
- Se produjeron avances significativos en la tecnología láser, abarcando un amplio rango de frecuencias y sintonización.
- Se desarrollaron láseres sintonizables en la región de los rayos X, ampliando las aplicaciones potenciales.
- Hubo mejoras en la monocromaticidad y estabilidad de los láseres alcanzándose precisiones de frecuencia de Hz o 10-15.
- Disminución de la escala temporal de los pulsos alcanzando los attosegundos.
- Incremento de las intensidades de pico de hasta 1020 W/cm² superando ampliamente los niveles de una lámpara incandescente.
Introducción: Procesos de Interacción Radiación-Materia
- La absorción inducida implica la absorción de un fotón.
- La emisión inducida genera fotones idénticos con misma dirección, frecuencia, fase y polarización.
- La emisión espontánea implica la transición de un átomo excitado a un estado de menor energía emitiendo un fotón.
Introducción: Intensidad y Distribución Población
- El balance absorción/emisión inducida depende de la distribución de población.
- La distribución de equilibrio se rige por la distribución de Maxwell-Boltzmann.
- Se define la inversión de población como un estado donde la población de un estado excitado es mayor que la de un estado fundamental.
- Se presenta la evolución de un sistema de dos y tres niveles.
Láser y Máser: Principio Básico
- El láser es un amplificador óptico y el máser un amplificador de microondas.
- El principio de operación es análogo al de un amplificador electrónico.
Láser: Componentes Básicos
- Medio activo: Permite la inversión de población y la amplificación de la radiación.
- Dispositivo excitación: Es necesario para el proceso de inversión de población.
- Cavidad resonante: Causa la oscilación y amplificación de la radiación.
Máser: Componentes Básicos
- Medio activo, un haz molecular de hidrógeno.
- Dispositivo de excitación, excitación por descarga eléctrica.
- Cavidad resonante, cavidad de microondas.
- Se necesita un dispositivo en resonancia para que se amplifique la radiación en la cavidad.
Láser: Medios de Ganancia e Inversión Población
- Se analiza la evolución de sistemas de dos y tres niveles para la ganancia láser, y como la inversión de población entre los niveles 3 y 2, con una velocidad de decaimiento espontáneo más rápida del estado 2, mantiene la inversión de población.
Láser: Cavidad Resonante
- La cavidad resonante es un resonador óptico multipaso que permite que la radiación pase varias veces por el medio activo, aumentando la ganancia de radiación.
- El resonador Fabry-Pérot utiliza dos espejos.
- Las frecuencias de resonancia dependen de la longitud de la cavidad.
- Se presenta el modo longitudinal y el factor de calidad Q.
- Modos transversales electromagnéticos (TEM).
Láser: Condición de Resonancia
- Las frecuencias de resonancia implican interferencia constructiva que mantiene las oscilaciones.
- La condición de resonancia depende de la longitud de la cavidad.
Láser: Modos Longitudinales
- Las frecuencias de resonancia pasiva del resonador provocan interferencias constructivas.
- El rango espectral libre separa los modos longitudinales.
Studying That Suits You
Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.
Description
Este cuestionario explora los conceptos fundamentales detrás de los láseres, incluyendo el medio activo, la inversión de población y las funciones del resonador. A través de preguntas específicas, se examinan tanto los sistemas de dos niveles como de tres niveles. Ideal para estudiantes que buscan profundizar en la óptica y la física de los láseres.
