Láser: Principios y Funcionamiento

Study Notes

Láser

Láser es el acrónimo de Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación.
Un dispositivo que amplifica la intensidad de un haz de radiación electromagnética gracias a la emisión estimulada.
La ganancia depende del coeficiente de ganancia. La amplificación se produce cuando este coeficiente es positivo, con una inversión de población.
La amplificación se consigue en una cavidad resonante, con un medio activo entre dos espejos con diferentes coeficientes de reflexión.
La ganancia del medio activo debe superar un valor umbral para que se produzca la amplificación. Esto requiere una inversión mínima de población.
La monocromaticidad se debe a la cavidad resonante. Las ondas que sobreviven en la cavidad deben cumplir que el campo eléctrico se anule en los espejos. Son los modos de radiación de la cavidad.
La interferencia entre estos modos genera radiación prácticamente monocromática.
No todos los modos son activos: La anchura de la transición debe ser mayor que el espacio entre los modos para que algún modo activo caiga dentro del intervalo de frecuencias de la ganancia. Un láser puede generar varios modos activos (multimodo).
Se puede eliminar la multimodosidad modificando la longitud de la cavidad, filtros, o índice de refracción.
La inversión de población es necesaria para el funcionamiento láser. Un sistema de dos niveles no puede tener una inversión de población. Un sistema de tres niveles es necesario.
La inversión de población se puede lograr con bombeo óptico, eléctrico o químico.
El bombeo constante produce emisión continua (láser CW). El bombeo intermitente produce pulsos de láser.
Las propiedades de la radiación láser incluyen direccionalidad, monocromaticidad, coherencia e intensidad.
Hay diversos tipos de láser: de estado sólido, de gases, químicos y de excímeros, y de colorantes.