Transcript Física de Láseres Láser de Rubí Dr. Carlos Treviño Ileana Guízar Iturbide Contenido         Introducción Composición química Características espectrales Configuraciones de bombeo Características ópticas Aplicaciones Desventajas Referencias Introducción   Un láser en estado sólido se caracteriza.

Física de Láseres
Láser de Rubí
Dr. Carlos Treviño
Ileana Guízar Iturbide
Contenido

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
Introducción
Composición química
Características espectrales
Configuraciones de bombeo
Características ópticas
Aplicaciones
Desventajas
Referencias
Introducción


Un láser en estado sólido se caracteriza por
tener como medio activo una varilla o
plancha sólida de aislante cristalino
ligeramente impurificado.
Es el constituyente impurificador lo que
proporciona la estructura energética requerida
para producir el efecto láser.
Introducción

Históricamente éste fue el primer láser que
funcionó en el mundo. Fue construido por
Theodore Maiman en 1960, quien usó como
medio activo un cristal de rubí sintético.
Composición química
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El rubí es un
cristal sintético de
Óxido de Aluminio
(Al2O3).

Contiene una
concentración de
alrededor de 0.05% de
impurezas de iones de
cromo Cr+3.
Composición química

La forma geométrica
típica que adopta el
rubí usado en un láser
es la de unas barras
cilíndricas.
Características espectrales
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
Es un sistema de tres niveles.
El rubí absorbe la energía del
bombeo en la región azulverde.
Los niveles 4F1 o 4F2 (bandas
de energía) decaen muy rápido
al nivel 2E, el cual es el nivel
superior de laseo (estado
metaestable)
La duración de dicho estado es
de 3ms.
El decaimiento al estado base
va acompañado de la emisión
de fotones a una longitud de
onda de 694.3 nanómetros.
Niveles de energía del láser de rubí.
Configuraciones de bombeo
Configuraciones de bombeo
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Configuración típica para el láser de
rubí.
Formado por dos espejos, la varilla
de rubí de unos ocho centímetros, a
pulida minuciosamente por sus
extremos y bañada en plata y la
lámpara de flash (contiene Xe
típicamente).
Para la lámpara de flash la duración
de los pulsos es del orden de ms.
Una descarga eléctrica en el Xe
produce una descarga intensa, la cual
es absorbida por la varilla de rubí.
La lámpara de flash es excitada por
la descarga del capacitor.
La varilla de rubí debe tener un
sistema de enfriamiento debido a la
gran cantidad de calor que se genera
por cada descarga.
Configuración típica de un láser de rubí
Funcionamiento

Un alto voltaje causa que el tubo
de descarga emita una intensa
explosión de luz, excitando
algunos de los átomos en el cristal
de rubí a niveles de energía altos.

En un nivel de energía específico,
algunos átomos emiten partículas
llamadas fotones. Los fotones a
partir de un átomo estimulan la
emisión de fotones de otros
átomos y la intensidad de luz se
amplifica rápidamente.
Funcionamiento

Los espejos en cada extremo
reflejan los fotones hacia adelante
y hacia atrás, continuando este
proceso de la emisión estimulada
y amplificación.

Los fotones salen a través del
espejo parcialmente reflejante. Y
se emite la luz láser.
Configuraciones de bombeo
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
Ésta configuración es la llamada de
acoplamiento estrecho.
En esta configuración la barra o varilla, sus
extremos son planos, paralelos, y están
pulidos. Además, un espejo completamente
reflejante es colocado en una esquina de la
varilla y un espejo parcialmente reflejante
en la otra.
En este caso la lámpara de flash tiene la
misma forma cilíndrica de la varilla (para
asegurar que se bombee a la varilla la
máxima cantidad de luz posible).

La lámpara y la varilla están colocados a lo
largo del eje focal de un tubo reflectante
cilíndrico.
Láser de estado sólido
Características ópticas
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La principal longitud de onda es de 693.4.
La salida para el láser de rubí varía desde unos
cuantos milijoules hasta varios cientos de
joules.
Eficiencia típica de 0.5%.
Diámetro del haz típico (mm) varía de 5-10.
Divergencia típica (mrads) es igual a 5.
Aplicaciones

Aplicaciones médicas

Aplicaciones en el campo de la industria
militar

Aplicaciones científicas
Aplicaciones en el campo de la
industria militar

Estos láseres han sido utilizados como "marcadores
de blanco". Con un láser de baja potencia de este tipo
se apunta hacia el objetivo que se desea destruir; en
seguida un misil o cohete con un sensor adecuado,
diseñado para identificar el lugar en donde el láser
está siendo apuntado se dirige a dicho lugar y logra
así la destrucción del objetivo.
Aplicaciones científicas

El láser de rubí se utiliza para aplicaciones
holográficas.
Desventajas
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Su baja eficiencia

Dificultad del crecimiento de los cristales
sintéticos de rubí.
Bibliografía
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M. W. Milonni and J. H. Eberly, Lasers (John
Wiley & Sons)
A.Yariv, Quantum Electronics (John Wiley &
Sons)
O. Svelto, Principles of Lasers (Plenum Press)
http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/optmod/lassol.html#c4
http://omega.ilce.edu.mx:3000/sites/ciencia/
volumen2/ciencia3/105/htm/sec_7.htm