Láser: Principios y Componentes
50 Questions
0 Views

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson

Questions and Answers

¿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?

  • 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?

  • Generador de señal de radiación
  • Sensores de temperatura (correct)
  • Sistema de retroalimentación
  • Resonador óptico

    • En el contexto de láseres, ¿qué es un máser?

    <p>Un amplificador de microondas</p> Signup and view all the answers

    Para el sistema de niveles presentado, ¿qué se requiere para que $N_# ≫ N_$ $?

    <p>$A_# ≫ A_$</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué función cumple el resonador en un láser?

    <p>Eliminar frecuencias indeseables</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes opciones no es un tipo de láser mencionado?

    <p>Láser de microondas</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se logra con la retroalimentación al generador en un láser?

    <p>Compensar las pérdidas internas</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué condición es necesaria para que se produzca la emisión inducida?

    <p>$B \rho \nu'' N'(t) &lt; B \rho \nu'' N(t)$</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre un sistema de dos niveles?

    <p>No puede utilizarse para un láser.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con el número de partículas del estado excitado en un sistema de dos niveles?

    <p>Nunca supera el 50% del estado fundamental.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación inicial entre $N'$ y $N''$ cuando $t=0$ en un sistema de dos niveles?

    <p>$N' = N$ y $N'' = 0$</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre con un sistema de tres niveles?

    <p>El número total de partículas es una suma de los tres estados de energía.</p> Signup and view all the answers

    En el contexto de la evolución temporal, ¿qué representa el término $A N'(t)$?

    <p>La tasa de relajación del sistema.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes enunciados es incorrecto sobre un sistema de dos niveles?

    <p>La inversión de población es posible a largo plazo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el límite $N''(t)$ cuando $t$ tiende a $2$ en un sistema de dos niveles?

    <p>El número de partículas en estado fundamental.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representan los modos transversales electromagnéticos en un láser?

    <p>Son distribuciones estacionarias del campo eléctrico dentro de la cavidad.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la característica distintiva del modo principal en un láser?

    <p>Se denomina TEM00.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué factores influyen en la naturaleza de los modos transversales de un láser?

    <p>Las dimensiones y naturaleza de los reflectores (espejos).</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes modos se considera el modo principal en un láser?

    <p>TEM00</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué condición es necesaria para que un láser funcione correctamente?

    <p>Un nivel de ganancia que supere la ganancia umbral.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el factor de calidad 𝑸 en un resonador óptico?

    <p>La relación entre energía almacenada y potencia disipada</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué significa la notación TEMnn en el contexto de un láser?

    <p>Denota el número de nodos en los ejes x e y.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es incorrecta sobre los modos transversales?

    <p>No dependen de las condiciones dentro de la cavidad.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se calcula el factor de calidad 𝑸 a partir del tiempo de extinción de la radiación en la cavidad?

    <p>$Q = 2 heta u au$</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué modo transversal tiene valores 𝑚 y 𝑛 que representan su clasificación?

    <p>TEM01</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué indica ∆𝜈 = 𝑐/2ℓ en el contexto de un láser?

    <p>Define el ancho de banda de los modos del láser.</p> Signup and view all the answers

    La potencia de un láser está relacionada directamente con:

    <p>Las pérdidas por difracción en la cavidad.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el confinamiento de energía en la cavidad es correcta?

    <p>Un resonador óptico almacena radiación electromagnética.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué parámetro se relaciona con el ancho de banda de las ondas estacionarias en la cavidad?

    <p>El factor de calidad 𝑸</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué relación existe entre la frecuencia y la energía almacenada 𝑈 en un resonador?

    <p>$U = hc / u$</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes descripciones es correcta sobre los modos superiores como TEM10, TEM20?

    <p>Tienen mayores pérdidas por transmisión que TEM00.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa la iluminancia en su definición?

    <p>Flujo luminoso por unidad de área y de ángulo sólido</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el propósito del método de conmutación Q?

    <p>Obtener pulsos energéticos cortos mediante modulación de pérdidas</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de láser utiliza un medio activo sólido?

    <p>Láser ND:YAG</p> Signup and view all the answers

    En el proceso de modulación del conmutador, ¿qué sucede inicialmente?

    <p>Se acumula energía en el resonador</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes es un tipo de láser basado en su método de bombeo?

    <p>Láser de neodimio</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué característica describe a un láser pulsado?

    <p>Control del ancho de pulso</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es un tipo de láser que funciona a partir de gases?

    <p>Láser de argón</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué operación se caracteriza por tener pulsos de corta duración?

    <p>Operación pulsada</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de láser es el láser de rubí?

    <p>Láser de tres niveles</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el rango espectral del láser de ND:YAG?

    <p>1064 nm o múltiplos</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué método de bombeo se utiliza en el láser de TI:zafiro?

    <p>Óptico</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la característica principal de los láseres de semiconductores?

    <p>Método de bombeo eléctrico</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ion se utiliza como medio activo en el láser de ND:YAG?

    <p>Nd+3</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de operación tienen los láseres de rubí y ND:YAG?

    <p>Operación pulsada</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué caracteriza al láser de semiconductores en comparación con otros láseres?

    <p>Rango espectral restringido</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el rango espectral del láser de rubí?

    <p>692-694 nm</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué se entiende por 'acoplamiento de los estados electrónicos' en el láser de TI:zafiro?

    <p>Acoplamiento con niveles de vibración del Al2O3</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de medio activo se utiliza en el láser de TI:zafiro?

    <p>Sólido</p> Signup and view all the answers

    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.

    Quiz Team

    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.

    More Like This

    Use Quizgecko on...
    Browser
    Open
    Browser
    Browser