Este documento describe los elementos básicos de un láser, incluyendo la cavidad óptica resonante, el medio activo y el sistema de bombeo. Explica que el primer láser fue creado en 1960 por Theodore Maiman usando un cristal de rubí. También resume algunas aplicaciones del láser en medicina, ingeniería, investigación e industrias.

1. UNIVERSIDAD JUÁREZ AUTÓNOMA DE TABASCO
Nombre de los integrantes:
 Alexis Morales García
 Erasmo Domínguez de los
Santos
 José Méndez Cruz
 Jesús Emanuel de la Cruz
López
Materia: Física para Ingeniería
Tema: Estudio y aplicación de un
emisor láser
Fecha: 06 de Julio de 2017

3. ¿QUÉ ES EL LASER?
Un láser (de la sigla inglesa “Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation”, es decir
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 de un medio
adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza
controlados.

4. El láser proporciona una forma de emisión de radiación luminosa de características
especiales. La radiación láser es monocromática (una sola longitud de onda), posee una
gran direccionalidad (escasa divergencia) y puede concentrar un elevado número de
fotones en fase en áreas muy pequeñas.
El láser genera ondas luminosas con una única longitud de onda en fase una con otras y
todas con las misma dirección, esto hace que la luz laser sea de un color muy puro y
extremadamente intensas. Estas características han permitido una gran diversidad de
aplicaciones en el campo de la tecnología actual y, en concreto, en la medicina.

5. Theodore
Maiman
El primer laser fue creado en 1960 por Theodore Maiman, mediante radiación se pudo
estimular un cristal de rubí con el fin de emitir por si mismo intensas ondas luminosas, fue
así donde hizo una prueba con el cristal de rubí, el cual estaba rodeado por una lámpara
de mercurio espiroidal y los destellos de luz cargan de energía los átomos del cromo que
contiene el rubí, estos emiten fotones con las misma energía y choquen con los espejos
de un lado a otro, este proceso se repite varias veces, la energía aumenta hasta llegar a la
saturación y así generarse las ondas luminosas hacia una sola dirección.

6. ELEMENTOS BÁSICOS DE UN LÁSER
Un láser típico consta de tres elementos
básicos de operación. Una cavidad
óptica resonante, en la que la luz puede
circular, que consta habitualmente de un par
de espejos de los cuales uno es de alta
reflectancia (cercana al 100 %) y otro
conocido como acoplador, que tiene una
reflectancia menor y que permite la salida de
la radiación láser de la cavidad.
Ejemplo de dispositivo de emisión láser típico:
1. Medio activo con ganancia óptica
2. Energía de bombeo para el láser
3. Espejo de alta reflectancia
4. Espejo de acoplamiento o salida
5. Emisión del haz láser

7. Dentro de esta cavidad resonante se sitúa un medio activo con ganancia óptica, que
puede ser sólido, líquido o gaseoso (habitualmente el gas se encontrará en estado de
plasma parcialmente ionizado) que es el encargado de amplificar la luz. Para poder
amplificar la luz, este medio activo necesita un cierto aporte de energía, llamada
comúnmente bombeo. Este bombeo es generalmente un haz de luz (bombeo óptico) o
una corriente eléctrica (bombeo eléctrico).

8. Medio activo
Toda unidad productora de radiación láser está constituida por un medio activo, en cuyo
seno tiene lugar la emisión estimulada. Para que ello sea posible, es indispensable que
una radiación, cuya frecuencia esté en resonancia con la correspondiente a la transición
entre dos niveles del medio activo, incida en él.
La emisión láser es posible cuando en el material del medio activo se implican sólo dos
niveles energéticos, uno estable y otro de excitación, aunque es frecuente que se utilicen
materiales con un nivel estable, al que los electrones llegan por emisión espontánea
desde el nivel de excitación, y desde el cual se producirá la emisión estimulada.

9. Sistema de bombeo
Los emisores de radiación láser emplean sistemas de bombeo para elevar los electrones
a niveles energéticos superiores. Estos sistemas aportan energía externa para aumentar
el número de átomos excitados y así garantizar la inversión de población.
Existen diversos sistemas de bombeo. De forma simplificada, pueden dividirse en:
• Bombeo óptico (p. ej., láser de rubí), en el que se emplea una fuente luminosa, del tipo
de lámpara de flash de xenón u otro láser, generalmente de menor longitud de onda.

10. • Bombeo eléctrico, cuyo fundamento consiste en hacer pasar una corriente eléctrica a
través del material activo, habitualmente un gas (láser de He-Ne, p. ej.), o a través de la
unión PN de un semiconductor (p. ej., láser de As-Ga).
• Bombeo químico, basado en la energía liberada en la creación y ruptura de enlaces
químicos (p. ej., láser de flúor-hidrogeno).

11. Cavidad resonante
Una vez creada y mantenida la inversión de población en el medio activo, el hecho que
completa el proceso de producción láser es el empleo de una cavidad resonante,
compuesta por dos espejos perfectamente paralelos, uno en cada extremo del material
activo. El láser está construido de forma que el haz de radiación, al reflejarse, pase
sucesivas veces por el medio activo; de este modo, el número de fotones emitidos se
amplifica a cada paso. Uno de los dos espejos es parcialmente reflectante y permite que
parte del haz salga fuera de la cavidad.

12. La cavidad resonante permite alcanzar tres objetivos esenciales:
• Aprovechar al máximo la inversión de población.
• Realizar la amplificación en una única dirección.
• Lograr la predominante monocromaticidad de la emisión.

13. APLICACIONES DEL LÁSER EN LA VIDA
COTIDIANA
• Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la
cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de
vista, operaciones odontológicas.

14. • Ingeniería civil: Guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en
la topografía como mediciones de distancias en lugares inaccesibles o realización de un
modelo digital del terreno(MDT

15. • Investigación: Espectroscopia, interferometría láser, LIDAR, distanciometría.

16. • Tratamientos cosméticos y cirugía estética: Tratamientos de Acné, celulitis,
tratamiento de las estrías, depilación.

17. • Desarrollos en productos comerciales: Impresoras láser, CD, ratones ópticos,
lectores de código de barras, punteros láser, termómetros, hologramas, aplicaciones en
iluminación de espectáculos.

18. • Industria: Cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias
precisas mediante láser.

19. • Defensa: Guiado de misiles balísticos, alternativa al radar, cegando a las tropas
enemigas. En el caso del Tactical High Energy Laser se está empezando a usar el láser
como destructor de blancos.