ILUMINACION LASER

ILUMINACION LASER

Un láser (de la sigla inglesa Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente tanto espacial como temporalmente. La coherencia espacial se corresponde con la capacidad de un haz para permanecer con un pequeño tamaño al transmitirse por el vacío en largas distancias y la coherencia temporal se relaciona con la capacidad para concentrar la emisión en un rango espectral muy estrecho.

TIPOS DE LASER

- Semiconductores

• Diodos láser, es el emisor láser más común, utiliza una unión semiconductora p-n similar a la que se utiliza en los led pero en este caso está colocada en una cavidad reflectora. Son utilizados en punteros láser, impresoras láser, grabadores/reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD y como energía de bombeo de muchos láseres de estado sólido.
• Láser de punto cuántico, un tipo de láser semiconductor que usa puntos cuánticos como el medio activo en su región de emisión de luz. Debido al denso confinamiento de los portadores de carga en los puntos cuánticos, exhiben una estructura electrónica similar a la de los átomos. Los láseres fabricados con medios tan activos exhiben un comportamiento bastante cercano a los láseres de gas, pero no presentan algunos de los inconvenientes asociados a los tradicionales láseres de semiconductores basados en medios activos sólidos o de pozo cuántico. Se han observado mejoras en la modulación de ancho de banda, umbral de excitación, ruido relativo de intensidad, factor de realce de ancho de línea y estabilidad con la temperatura. La región activa del punto cuántico puede diseñarse para operar con diferentes longitudes de onda variando el tamaño y la composición del punto cuántico. Esto permite que este tipo de láser pueda fabricarse para operar en longitudes de onda imposibles de obtenerse con la tecnología de láser semiconductor actual.¹¹
• Láser de cascada cuántica Comúnmente llamado QCL en inglés, funciona con inyección eléctrica en un material semiconductor estructurado. Bajo un determinado potencial eléctrico, la inversión de población es realizada cuando niveles energéticos de la banda de conducción se alinean de una forma determinada. Estos niveles energéticos se repiten de forma periódica a lo largo de toda la estructura del láser formando, desde el punto de vista energético, una serie de «cascadas» o «escalones energéticos». Un electrón, al recorrer una a una estas cascadas energéticas, genera quantos de luz, fotones, en cada uno de estos saltos energéticos.

- Gas

• Láser de Helio-Neón, o láser HeNe, es un tipo de láser de gas que utiliza como medio activo una mezcla gaseosa de helio y neón. Los láseres de helio-neón emiten, habitualmente, a una longitud de onda de 633 nm, luz visible de color rojo. Son un tipo de láser habitual en laboratorios docentes o en el caso de láseres estabilizados, en aplicaciones de metrología de alta precisión. El medio activo del láser es una mezcla de helio y de neón contenida en un tubo de vidrio cerrado, en una proporción de 5:1 aproximadamente y a una presión relativamente baja (habitualmente alrededor de 300 Pa). La energía para el bombeo se consigue con una descarga eléctrica de unos 1.000 V a través de dos electrodos situados a cada extremo del tubo. La cavidad resonante suele estar formada por un espejo plano de alta reflectancia en un extremo y un espejo cóncavo con una transmisión de un 1% al otro extremo, separados normalmente unos 15-20 cm. Los láseres de helio-neón tienen unas potencias de salida de entre 1 mW y 100 mW. La longitud de onda es de 632,816 nm en el aire, que corresponde a una longitud de onda de 632,991 nm en el vacío. En cada caso particular, la longitud de onda obtenida se encuentra en un intervalo de 0,002 nm alrededor de este valor, debido a las fluctuaciones térmicas que provocan pequeñas oscilaciones de las dimensiones de la cavidad.
• Láser de dióxido de Carbono, emite en el infrarojo lejano a 10.6 µm.
• Láser de Nitrógeno, emite en el UV a 337 nm normalmente en régimen de operación pulsado.
• Láser excimer, el medio activo puede estar formado por diversas moléculas excímeras de vida muy corta formadas por gases nobles y halógenos, producen luz ultravioleta.
• Láser de Argón, tiene varias líneas de emisión aunque las principales son 514 nm y 488 nm. Trabaja en régimen continuo con potencias de hasta unas decenas de W.

- Estado sólido

Estos láseres emplean típicamente vidrios, cristales o fibras dopadas como medio activo. Aunque los semiconductores son también de estado sólido, se suelen tomar en una categoría diferente. Algunos láseres de estado sólido son:

• Materiales dopados con tierras raras:
  • Láser neodimio-YAG, El medio activo es un cristal YAG (Yttrium Aluminium Garnet) dopado con neodimio trivalente. Emite en el infrarojo cercano a 1064 nm. Es frecuentemente convertido a verde 532 nm utilizando un cristal no lineal que dobla la frecuencia como por ejemplo, el KTP.
  • YAG dopado con erbio trivalente, emite a eficientemente a 2900nm pero también puede operar a 1645 nm.
  • YAG dopado con tulio trivalente, que opera normalmente a 2015 nm.
  • YAG dopado con holmio trivalente, que emite a 2090 nm. Es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos renales y vesiculares.
  • Láser de fibra dopada con erbio, un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, se utiliza principalmente como amplificador para comunicaciones ópticas de larga distancia.
• Materiales dopados con metales de transición:
  • Láser de zafiro dopado con titanio trivalente, es un láser sintonizable desde el rojo hasta el infrarrojo cercano, entre 650 y 1100 nm. Tienen la característica de que según el diseño óptico de la cavidad puede operar en modo continuo o emitiendo pulsos ultra cortos.
  • Láser de rubí. Fue el primer tipo de láser que se produjo, se construyó en 1960 y emite luz a 694.3 nm, visible como un rojo profundo.

- Colorante o líquidos

• Láser de colorante, formados por un colorante orgánico como la Rodamina 6G y un medio generalmente líquido que circula a través de la cavidad. Según el colorante utilizado, pueden operar en ultravioleta, visible o infrarrojo.