El láser es uno de los inventos más importantes de la humanidad, conocido como la "luz más brillante". En la vida cotidiana, vemos con frecuencia diversas aplicaciones del láser, como tratamientos de belleza, soldadura y eliminación de mosquitos mediante láser, entre otras. Hoy, profundizaremos en el funcionamiento de los láseres y los principios que rigen su producción.
¿Qué es un láser?
Un láser es una fuente de luz que utiliza un láser para generar un haz de luz específico. Un láser genera luz láser al introducir energía de una fuente de luz o de alimentación externa en el material mediante el proceso de radiación estimulada.
Un láser es un dispositivo óptico compuesto por un medio activo (como un gas, un sólido o un líquido) capaz de amplificar la luz y un reflector óptico. El medio activo de un láser suele ser un material seleccionado y procesado, y sus características determinan la longitud de onda de salida del láser.
La luz generada por los láseres tiene varias características únicas:
En primer lugar, los láseres emiten luz monocromática con frecuencias y longitudes de onda muy precisas, lo que permite satisfacer algunas necesidades ópticas especiales.
En segundo lugar, el láser es luz coherente, y la fase de las ondas luminosas es muy constante, lo que permite mantener una intensidad luminosa relativamente estable a largas distancias.
En tercer lugar, los láseres son fuentes de luz altamente direccionales con haces muy estrechos y un excelente enfoque, lo que permite alcanzar una alta resolución espacial.
El láser es una fuente de luz.
El principio de generación láser
La generación de láser implica tres procesos físicos básicos: radiación estimulada, emisión espontánea y absorción estimulada.
Sradiación estimulada
La radiación estimulada es clave para la generación láser. Cuando un electrón de alta energía es excitado por otro fotón, emite un fotón con la misma energía, frecuencia, fase, estado de polarización y dirección de propagación en la dirección del fotón original. Este proceso se denomina radiación estimulada. Es decir, un fotón puede "clonar" otro fotón idéntico mediante la radiación estimulada, logrando así la amplificación de la luz.
Semisión pontina
Cuando un electrón de un átomo, ion o molécula pasa de un nivel de energía alto a uno bajo, libera fotones con una cierta cantidad de energía, fenómeno conocido como emisión espontánea. La emisión de estos fotones es aleatoria y carece de coherencia entre ellos, lo que significa que su fase, estado de polarización y dirección de propagación son completamente aleatorios.
Sabsorción estimulada
Cuando un electrón con un nivel de energía bajo absorbe un fotón con una diferencia de nivel de energía igual a la suya, puede excitarse a un nivel de energía alto. Este proceso se denomina absorción estimulada.
En los láseres, se suele utilizar una cavidad resonante compuesta por dos espejos paralelos para potenciar el proceso de radiación estimulada. Un espejo es de reflexión total y el otro es de reflexión parcial, lo que permite el paso de una parte del láser.
Los fotones en el medio láser se reflejan entre dos espejos, y cada reflexión produce más fotones mediante el proceso de radiación estimulada, logrando así la amplificación de la luz. Cuando la intensidad de la luz alcanza un cierto nivel, se genera un láser a través de un espejo semirreflectante.
Fecha de publicación: 7 de diciembre de 2023
