El Láser. Importancia

Introducción

En nuestro trabajo abordaremos el tema del láser, descubrimiento que revolucionó muchas ramas de la ciencia y la técnica desde su hallazgo en 1960. Con este seminario se pretende: explicar las propiedades ópticas de la luz láser que la diferencian de la natural y sus efectos en los fenómenos de interferencia,difracción y polarización, exponer el fundamento físico y construcción de los láser de gas ,sus tipos y las aplicaciones industriales de los láser con énfasis en nuestra carrera. En la actualidad estos tienen un gran uso , a veces sin notarlo,sin comprender como funciona, por lo que se decidió realizar este estudio para facilitar la comprensión del mismo.

Objetivo General:

-El estudio del láser y sus aplicaciones.

– Realizar un estudio acerca del láser en cuanto a: sus características generales, los procesos que intervienen en su emisión y los tipos que existen.

-Analizar sus efectos en fenómenos como la interferencia, difracción y polarización.

-Conocer sus aplicaciones en algunas ramas de la ciencia principalmente vinculadas con la Ingeniería.

¿Qué es el láser?

El láser, palabra proviente de las siglas en inglés para "Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation", permite comprender aquello en lo que consiste a través de su traducción al español, "amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación". El láser es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, Una fuente de luz que produce un haz de luz altamente coherente y casi monocromática como resultado de la emisión coordinada de muchos átomos, o sea, un dispositivo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación, esto lo diferencia de la luz natural. Los láseres son aparatos que amplifican la luz y producen haces de luz coherente; su frecuencia va desde el infrarrojo hasta los rayos X. Un haz de luz es coherente cuando sus ondas, o fotones, se propagan de forma acompasada, o en fase. Esto hace que la luz láser pueda ser extremadamente intensa, muy direccional, y con una gran pureza de color (frecuencia).

Luz Natural

La luz que se emite desde un dispositivo láser se irradia de forma distinta a la que normalmente se irradia desde los átomos, que lo hacen de forma aleatoria y sin coherencia o sea luz natural. Es decir, los átomos irradian un gran revoltijo de fotones que se dispersan en todos los sentidos, sin uno determinado, mientras que el láser, por decirlo de algún modo, los concentra y los direcciona, de modo que la luz procedente de un láser se diferencia de la natural en cuatro aspectos básicos:

• La luz láser es intensa. No obstante, sólo ciertos láseres son potentes. Aunque lo parezca, no se trata de una contradicción. La intensidad es una medida de la potencia por unidad de superficie, e incluso los láseres que emiten sólo algunos miliwatts son capaces de producir una elevada intensidad en un rayo de un milímetro de diámetro. En realidad, su intensidad puede ser igual a la de la luz del sol. Cualquier lámpara ordinaria emite una cantidad de luz muy superior a la de un pequeño láser, pero esparcida por toda la sala. Algunos láseres pueden producir muchos miliwatts continuamente; otros son capaces de producir billones de vatios en un impulso cuya duración es tan sólo la mil millonésima parte de un segundo.

• Los haces láser son estrechos y no se dispersan como los demás haces de luz. Esta cualidad se denomina direccionalidad. Se sabe que ni la luz de un potente foco logra desplazarse muy lejos: si se enfoca hacia el firmamento, su rayo parece desvanecerse de inmediato. El haz de luz comienza a esparcirse en el memento en que sale del foco, hasta alcanzar tal grado de dispersión que llega a perder su utilidad. Sin embargo, se han logrado reflejar haces láser de pocos vatios de potencia sobre la luna y su luz era todavía lo suficientemente brillante para verla desde la tierra. Uno de los primeros haces láser que se disparó contra la luna en 1962 sólo llegó a dispersarse cuatro kilómetros sobre la superficie lunar. ¡No está mal si se considera que se había desplazado cuatrocientos mil kilómetros!

• La luz láser es coherente. Esto significa que todas las ondas luminosas procedentes de un láser se acoplan ordenadamente entre sí. Una luz corriente, como la procedente de una bombilla, genera ondas luminosas que comienzan en diferentes mementos y se desplazan en direcciones diversas. Algo parecido a lo que ocurre cuando se arroja un puñado de piedrecitas en un lago. Lo único que se crean son pequeñas salpicaduras y algunas ondulaciones. Ahora bien, si se arrojan las mismas piedrecitas una a una con una frecuencia exactamente regular y justo en el mismo sitio, puede generarse una ola en el agua de mayor magnitud. Así actúa un láser, y esta propiedad especial puede tener diversas utilidades. Dicho de otro modo, una bombilla o un foco son como escopetas de cartuchos, mientras que un láser equivale a una ametralladora.

• láser determinado sólo puede emitir única y exclusivamente un solo color. Existen láseres sintonizables que pueden ser ajustados para producir diversos colores, pero incluso éstos no pueden emitir más que un color único en un memento dado. Determinados láseres, pueden emitir varias frecuencias monocromáticas al Los láseres producen luz de un solo color, o para decirlo técnicamente, su luz es monocromática. La luz común contiene todos los colores de la luz visible (es decir, el espectro), que combinados se convierten en blanco. Los haces de luz láser han sido producidos en todos los colores del arco iris (si bien el más común es el rojo), y también en muchos tipos de luz invisible; pero un mismo tiempo, pero no un espectro continuo que contenga todos los colores de la luz visible como pueda hacerlo una bombilla. Además, existen numerosos láseres que proyectan luz invisible, como la infrarroja y la ultravioleta.

Al ser el láser un tipo de luz tiene también un comportamiento dual como onda o como partícula, por lo tanto puede sufrir fenómenos como interferencia, difracción y polarización

Polarización: Es un conjunto de propiedades particulares que tienen los rayos luminosos reflejados o refractados, es la diferencia de potencial entre dos conductores. La polarización de una pila eléctrica, disminución de su intensidad por depósito de hidrógeno en su polo positivo. Los cuatro fenómenos que permiten obtener la luz polarizada a partir de un haz de luz no polarizada son: absorción, dispersión o scatterning, reflexión y birrefrigerancia.

Interferencia: Fenómeno físico que resulta de la superposición de dos o más movimientos ondulatorios (ondas luminosas, hertzianas, sonoras o acústica) de la misma frecuencia y amplitud .Perturbación en las recepciones radiofónicas por las superposición de dos longitudes de ondas.

Difracción: desviación de la luz al rozar los bordes de un cuerpo opaco: Fresnel ha explicado la difracción con la teoría de las interferencias.

Historia del láser

En 1916, Albert Einstein estableció los fundamentos para el desarrollo de los láseres y de sus predecesores, los máseres (que emiten microondas), utilizando la ley de radiación de Max Planck basada en los conceptos de emisión espontánea e inducida de radiación. En 1928 Rudolf Landenburg informó haber obtenido la primera evidencia del fenómeno de emisión estimulada de radiación, aunque no pasó de ser una curiosidad de laboratorio, por lo que la teoría fue olvidada hasta después de la Segunda Gurra Mundial, cuando fue demostrada definitivamente por Willis Eugene Lamb y R. C. Rutherford. En 1953, Charles H. Townes y los estudiantes de postgrado James P. Gordon y Herbert J. Zeiger construyeron el primer máser: un dispositivo que funcionaba con los mismos principios físicos que el láser pero que produce un haz coherente de microondas. El máser de Townes era incapaz de funcionar en continuo. Nikolái Básov y Aleksandr Prójorov de la Unión Soviética trabajaron independientemente en el oscilador cuántico y resolvieron el problema de obtener un máser de salida de luz continua, utilizando sistemas con más de dos niveles de energía. Townes, Básov y Prójorov compartieron el Premio Nobel de Física en 1964 por "los trabajos fundamentales en el campo de la electrónica cuántica", los cuales condujeron a la construcción de osciladores y amplificadores basados en los principios de los máser-láser. El primer láser es uno de rubí y funcionó por primera vez el 16 de mayo de 1960. Fue construido por Theodore Maiman. El hecho de que sus resultados se publicaran con algún retraso en Nature, dio tiempo a la puesta en marcha de otros desarrollos paralelos. Por este motivo, Townes y Arthur Leonard Schawlow también son considerados inventores del láser, el cual patentaron en 1960. Dos años después, Robert Hall inventa el láser generado por semiconductor. En 1969 se encuentra la primera aplicación industrial del láser al ser utilizado en las soldaduras de los elementos de chapa en la fabricación de vehículos y, al año siguiente Gordon Gould patenta otras muchas aplicaciones prácticas para el láser.

El 16 de mayo de 1980, un grupo de físicos de la Universidad de Hull liderados por Geoffrey Pret registran la primera emisión láser en el rango de los rayos X. Pocos meses después se comienza a comercializar el disco compacto, donde un haz láser de baja potencia "lee" los datos codificados en forma de pequeños orificios (puntos y rayas) sobre un disco óptico con una cara reflectante. Posteriormente esa secuencia de datos digital se transforma en una señal analógica permitiendo la escucha de los archivos musicales. En 1984, la tecnología desarrollada comienza a usarse en el campo del almacenamiento masivo de datos. En 1994 en el Reino Unido, se utiliza por primera vez la tecnología láser en cinemómetros para detectar conductores con exceso de velocidad. Posteriormente se extiende su uso por todo el mundo.

Ya en el siglo XXI, científicos de la Universidad de Andrews crean un láser que puede manipular objetos muy pequeños. Al mismo tiempo, científicos japoneses crean objetos del tamaño de un glóbulo rojo utilizando el láser. En 2002, científicos australianos "teletransportan" con éxito un haz de luz láser de un lugar a otro. Dos años después el escáner láser permite al Museo Británico efectuar exhibiciones virtuales. En 2006, científicos de la compañía Intel descubren la forma de trabajar con un chip láser hecho con silicio abriendo las puertas para el desarrollo de redes de comunicaciones mucho más rápidas y eficientes.

Desarrollo

Procesos de generación del láser

Los láseres constan de un medio activo capaz de generar el láser. Hay cuatro procesos básicos que se producen en la generación del láser, denominados bombeo, emisión espontánea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción.

Bombeo: En el láser el bombeo puede ser eléctrico u óptico, mediante tubos de flash o luz. Puede provocarse mediante una fuente de radiación como una lámpara, el paso de una corriente eléctrica, o el uso de cualquier otro tipo de fuente energética que provoque una emisión

Resonador óptico: Está compuesto por dos espejos que logran la amplificación y a su vez crean la luz láser. Dos tipos de resonadores: Resonador estable, emite un único haz láser, y Resonador Inestable, emite varios haces.

Emisión estimulada de radiación: La emisión estimulada, base de la generación de radiación de un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y dirección similares a las del fotón externo que les dio origen. La emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las características de la luz láser. No sólo produce luz coherente y monocroma, sino que también "amplifica" la emisión de luz, ya que por cada fotón que incide sobre un átomo excitado se genera otro fotón.

Absorción: Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación.

Tipos de láser

Existen diversos tipos de láseres como son:

• Láser C3

• Láser de CO2

• Láser de rayos X duros

• Láser de rayos X blandos

• Láser de electrones libres

• Láser de rayos gamma

• Láseres ultrarrápidos

• Láser de ND3+

• Láser de rubí

• Nanoláser

• Microláser

• Microanillos

• Microdisco

• Láser Semiconductores

• Láser de estado líquido

• Láser de electrones Libres

Láser de gas

El medio de un láser de gas puede ser un gas puro, una mezcla de gases o incluso un vapor metálico, y suele estar contenido en un tubo cilíndrico de vidrio o cuarzo. En el exterior de los extremos del tubo se sitúan dos espejos para formar la cavidad del láser. Los láseres de gas son bombeados por luz ultravioleta, haces de electrones, corrientes eléctricas o reacciones químicas. El láser de helio-neón resalta por su elevada estabilidad de frecuencia, pureza de color y mínima dispersión del haz. Los láseres de dióxido de carbono son muy eficientes, y son los láseres de onda continua (CW, siglas en ingles) más potentes.

Un 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 y, por lo tanto, en luz visible de color rojo. Son un tipo de láser habitual en aplicaciones industriales y científicas y a menudo se utilizan en laboratorios docentes.

Descripción General.

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. Aun así, las versiones del láser con estabilización de frecuencia pueden llegar a mantener la longitud de onda en un valor constante en 2 partes en 10 durante años.

El proceso de emisión láser en un láser de helio-neón se inicia con las colisiones de los electrones procedentes de la descarga eléctrica con los átomos de helio del gas. Este hecho excita los átomos de helio que pasan del estado fundamental a los estados excitados metaestables 23S1 y 21S0. Por otro lado, las colisiones de los átomos de helio excitados con los átomos de neón en el estado fundamental excita estos últimos y los hace subir hasta el nivel 5s. Esto es debido a una coincidencia de los niveles energéticos de los átomos de helio y los de neón. El proceso se puede representar con la siguiente ecuación de reacción:

El número de átomos de neón excitados aumenta a medida que se van produciendo más colisiones entre átomos de helio y átomos de neón, hasta obtener una inversión de población entre los niveles electrónicos del neón 5s, 3p y otros.

La emisión estimulada y la emisión espontánea correspondiente a la desexcitación del estado 5s (2P1/2) al 3p (2P1/2) provoca la emisión de luz de longitud de onda 632,991 nm, el habitual de los láseres de helio-neón.

Después de esta transición láser se produce una rápida caída del nivel 3p al estado fundamental 2p gracias a las colisiones de los átomos de neón con las paredes del recipiente. Debido a este proceso necesario, el tubo láser no puede ser muy grande y, por lo tanto, los láseres de helio-neón tienen una limitación en tamaño y en potencia.

Con una precisa selección de los espejos de la cavidad un láser de helio-neón puede emitir en otras longitudes de onda. Hay transiciones infrarrojas a 3,39 µm y a 1,15 µm, así como varias transiciones en el visible: una emisión en el verde (543,5 nm, denominada el «láser GreeNe», que juega con el término inglés green, "verde"), una emisión en el amarillo (594 nm) y una emisión en el naranja (612 nm). La longitud de onda habitual de 633 nm en realidad tiene una ganancia muy inferior a algunas de estas otras, como las infrarrojas, pero estas se pueden suprimir de forma efectiva utilizando determinados recubrimientos en los espejos.

El láser de dióxido de carbono (láser de CO2) es uno de los más antiguos láseres de gas desarrollado por Kumar Patel en los Laboratorios Bell en 1964, y todavía tiene hoy en día un gran número de aplicaciones.

Los láseres de dióxido de carbono en modo continuo tienen un gran poder y son fácilmente accesibles. También son muy eficaces; la ratio potencia de bombeo (el poder de excitación) vs potencia de salida alcanza el 20%.

Los láseres de CO2 emiten en IR, su banda de longitud de onda principal está comprendida entre 9,4 y 10,6 µm (micras).

Generalidades de un equipo de generador de láser

Dado que los láseres de CO2 emiten en el infrarrojo, su fabricación requiere de materiales específicos. Tradicionalmente, los espejos son de tipo multicapa fabricados en silicio, en Mo o en oro. Las ventanas y las lentes son de germanio o seleniuro de zinc. Para potencias superiores se prefieren espejos de oro y las ventanas de seleniuro de zinc. Se pueden incluso encontrar ventanas y espejos de diamante. Las ventanas de diamante son muy caras, pero su buena conductividad térmica asociada a su dureza los hace muy valiosos cuando se necesita alta potencia o en ambientes muy sucios. Los elementos ópticos de diamante incluso puede ser lijados, sin alterar sus propiedades ópticas. En su origen las ventanas y los espejos se fabricaban de sal, cloruro de sodio (NaCl) o cloruro de potasio (KCl). Aunque estos materiales son muy baratos, se abandonó su empleo debido a su alta sensibilidad a la humedad.

El tipo más simple de láser de CO2 es un tubo de descarga cerrada, con una mezcla de gases como se describió anteriormente, con un espejo al 100% en un lado y un semi-espejo transparente recubierto de seleniuro de zinc en la salida lateral. La reflectividad del espejo de salida es de 5 a 15%.

Los láseres de CO2 suministran potencias que van desde varios milivatios (mW) a varios cientos de kilovatios (kW). El láser de CO2 puede ser fácilmente conmutado (Q-switching),[4] utilizando un espejo giratorio o con un conmutador opto-electrónico dando lugar a una potencia máxima de hasta GW.

Dado la alta potencia combinada con un coste razonable, los láseres de CO2 se utilizan comúnmente en la industria para el corte y la soldadura, y, con menos potencia, para el grabado. También se utilizan en cirugía porque trabajan en una longitud de onda muy bien absorbida por el agua, y por lo tanto por los tejidos vivos (cirugía láser, alisando la piel, ritidectomía – que es esencialmente quemaren la piel para estimular la formación de colágeno – y en la dermoabrasión).

Como la atmósfera terrestre es particularmente transparente al infrarrojo, los láser de CO2 también se utilizan para fines militares (telemetría), usando técnicas de LIDAR.

Otros tipos de láser de gas (excímeros)

La mayoría de los láseres de excímeros son del tipo halogenuros de gases nobles, para los cuales el término excímero es en rigor un nombre inapropiado (ya que un dímero se refiere a una molécula formada por dos partes idénticas o similares). El nombre correcto, aunque se utiliza con menos frecuencia, es el de láser exciplex.

La longitud de onda de un láser de excímeros depende de las moléculas utilizadas, y por lo general cae en el ultravioleta:

Los láseres de excímeros, como el de láser de XeF y el láser de KrF, pueden también ser ligeramente sintonizados (cambiar la longitud de onda) usando una variedad de prisma y rejilla intracavitaria.

Principales Aplicaciones

La aplicación industrial más extendida del láser excimer ha sido en la fotolitografía en el ultravioleta profundo (longitudes de onda muy cortas), una tecnología fundamental utilizada en la fabricación de dispositivos microelectrónicos (es decir, circuitos integrados o "chips"). Históricamente, desde la década de 1960 hasta mediados de la década de 1980, las lámparas de mercurio-xenón se habían utilizado en la fotolitografía por sus líneas espectrales con longitudes de onda de 436, 405 y 365 nm. Sin embargo, las nuevas necesidades de la industria de semiconductores, tanto para conseguir una resolución más alta (producir chips más densamente integrados, y en menor tiempo) y para obtener un mayor rendimiento (reducir los costos), requerían herramientas de litografía más eficaces que las citadas lámparas que ya no eran capaces de satisfacer las necesidades de la industria. Este desafío fue superado en 1982, cuando, en un desarrollo pionero, fue demostrada en IBM por Kanti Jain la viabilidad de la litografía de láser excimer en el UV profundo. Con los formidables avances en la tecnología de equipos acaecidos en las dos últimas décadas, hoy los dispositivos electrónicos de semiconductores que se fabrican utilizando litografía de láser excimer suponen una producción anual total de 400 mil millones de dólares.

Según la industria de semiconductores, la litografía del láser excimer (con los dos láseres disponibles de KrF y ArF) ha sido un factor crucial en el avance continuo de la llamada ley de Moore (que describe la duplicación cada dos años del número de transistores integrados en los nuevos chips con una mayor densidad– una tendencia que se espera que continúe en esta década, con tamaños cada vez más pequeños de los dispositivos, acercándose a los 10 nanómetros). Desde una perspectiva científica y tecnológica aún más amplia, desde la invención del láser en 1960, el desarrollo de la litografía de láser excimer se ha destacado como uno de los principales hitos en la historia del láser durante los últimos 50 años.

La potencia de salida del láser excimer de luz ultravioleta también los hace útiles para la cirugía (especialmente la cirugía del ojo) y para el tratamiento dermatológico. La luz del láser de excímeros se suele absorber en la primera mil millonésima de metro (nanómetro) del tejido sobre el que incide. En 1980-1983, Samuel Blum en colaboración con Rangaswamy Srinivasan y James Wynne, en el TJ Watson Research Center de IBM, observaron el efecto del láser excimer ultravioleta sobre los materiales biológicos. Tras adicionales investigaciones, encontraron que el láser hacía cortes limpios y precisos, lo que resultaba ideal para cirugías delicadas. Esto dio lugar a una patente fundamental y los Dres. Blum, Srinivasan, y Wynne fueron premiados en el Salón de la Fama de Inventores Nacionales en 2002. Los trabajos posteriores introdujeron el láser excimer para su uso en la angioplastia. La Universidad Estatal de Kansas fue pionera en el estudio del láser excimer, lo que hizo posible la cirugía LASIK. El láser excimer de cloruro de xenón (308 nm) también puede tratar una variedad de enfermedades dermatológicas, como psoriasis, vitiligo, dermatitis atópica, alopecia areata y leucoderma.

La luz ultravioleta del láser excimer es absorbida muy bien en tejidos y componentes orgánicos. En vez de cortar o quemar, el láser excimer tiene suficiente energía como para separar las uniones entre las moléculas de los tejidos. El láser excimer tiene la propiedad de poder levantar o eliminar pequeñas y delgadas capas de células sin dañar los tejidos. Estas propiedades hacen del láser un excelente instrumento para máquinas de precisión o delicadas cirugías como la cirugía ocular LASIK.

Para aplicaciones en la fotolitografía de UV profundo para fabricación de chips semiconductores, los láser de excímeros han sido altamente industrializados, lo que los hace extremadamente fiables. Sin embargo, como fuente de luz, el láser excimer es generalmente de gran tamaño, lo que supone una desventaja en sus aplicaciones médicas, aunque su tamaño disminuye rápidamente con el desarrollo en curso.

Estos láseres son también ampliamente utilizados en numerosos campos de la investigación científica, tanto como fuentes primarias y, en particular el láser XeCl, como fuente de bombeo para láseres de colorante sintonizables, principalmente para excitar los colorantes que emiten en la región azul-verde del espectro.

Aplicaciones

En muchas aplicaciones, los beneficios de los láseres se deben a sus propiedades físicas, como la coherencia, la monocromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias extremadamente altas. A modo de ejemplo, un haz láser muy coherente puede enfocarse por debajo de su límite de difracción que, a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos pocos nanómetros. Cuando se enfoca un haz de láser potente en un punto, éste recibe una enorme densidad de energía. Esta propiedad permite al láser grabar gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un CD, DVD o Blu-ray. También permite a un láser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o incluso sublimar materiales. Hoy en día, los laser se utilizan para leer las etiquetas en los supermercados

Algunas aplicaciones del Láser en la vida cotidiana son:

• Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas.

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

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

• Arquitectura: catalogación de Patrimonio.

• Arqueológico: documentación.

• Investigación: Espectroscopía, Interferometría láser, LIDAR, distanciometría.

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

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

• Ingenieria Civil: Guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias a lugares inaccesibles o realización de un modelo digital del terreno (MDT)

Las principales precauciones a tener en cuenta en el momento del uso de un láser se clasifican en dos tipos:

•Precauciones eléctricas, debidas a las grandes tensiones a las que a menudo trabajan los láseres.

•Precauciones por exposición a la luz, ya que la luz láser es capaz de producir daños irreversibles

Según la peligrosidad de los láseres y en función del Límite de Emisión Accesible (LEA) se pueden clasificar los láseres en las siguientes categorías de riesgo:

• Clase 1: Seguros en condiciones razonables de utilización.

• Clase 1M: Como la Clase 1, pero no seguros cuando se miran a través de instrumentos ópticos como lupas o binoculares.

• Clase 2: Láseres visibles (400 a 700 nm). Los reflejos de aversión protegen el ojo aunque se utilicen con instrumentos ópticos.

• Clase 2M: Como la Clase 2, pero no seguros cuando se utilizan instrumentos ópticos.

• Clase 3R: Láseres cuya visión directa es potencialmente peligrosa pero el riesgo es menor y necesitan menos requisitos de fabricación y medidas de control que la Clase 3B.

• Clase 3B: La visión directa del haz es siempre peligrosa, mientras que la reflexión difusa es normalmente segura.

• Clase 4: La exposición directa de ojos y piel siempre es peligrosa y la reflexión difusa normalmente también. Pueden originar incendios.

Conclusiones

Cuando se inventaron, en 1960, los láseres se calificaron como "una solución a la espera de un problema". Desde entonces, se han vuelto omnipresentes y actualmente pueden encontrarse en miles de aplicaciones, en campos muy variados, como la electrónica de consumo, la tecnología de la información, la investigación científica, la medicina, la industria, la ingenieriía y el sector militar. Es realmente sorprendente este invento, que llegó para marcar una nueva época en la tecnología y resolver cientos de problemas actuales. La conclusión a la que hemos llegado tras realizar este trabajo es que el láser tan sólo acaba de comenzar y aún le queda mucho camino por recorrer, que sus aplicaciones actuales son sólo una muestra de lo que este portentoso aparato nos ofrecerá en un futuro cercano.

Anexos

1) Curiosidad:

El músico francés Jean Michel Jarre empleando el instrumento musical conocido como Arpa láser, en la que las cuerdas son sustituidas por rayos láser.

Fénomeno de la luz polarizada.

2)

Instrumento musical conocido como Arpa láser, en la que las cuerdas son sustituidas por rayos láser.

3)

Componentes principales:1. Medio activo para la formación del láser2. Energía bombeada para el láser3. Espejo reflectante al 100%4. Espejo reflectante al 99%5. Emisión del rayo láser

4)

Láseres de gas

Intensos haces rojos y verdes (procedentes de láseres de argón y neodimio) cruzan una estancia reflejándose en espejos. Los científicos emplean las propiedades únicas de la luz láser para realizar experimentos antes imposibles. No toda la luz láser es visible. En cualquier caso, su elevada intensidad hace que pueda ser peligrosa para la vista, por lo que hay que emplear lentes o gafas protectoras cuando se trabaja con láser.

El tamaño de los láseres es muy variable, desde los diodos láser microscópicos (arriba) con numerosas aplicaciones, hasta el láser de cristales de neodimio con un tamaño similar al de un campo de fútbol, (abajo) usado para la fusión de confinamiento inercial, investigación sobre armas nucleares de destrucción masiva u otros experimentos físicos en los que se presenten altas densidades de energía.

Anexo:Cronología del láser

1917: Albert Einstein da a conocer sobre la teoría cuántica de la radiación.

1926: Sale a la luz La Hiperboloide del ingeniero Garin, de Alexei Nikolayevich Tolstoi, novela de ciencia ficción en la que se hace referencia por primera vez a un dispositivo similar al láser.

1928: Rudolf Ladenburg publica en la revista Nature la comprobación experimental del proceso de emisión estimulada propuesto por Einstein.

1951: En la Universidad de Columbia, Estados Unidos, Charles Hard Townes propone el máser, acrónimo de Amplificador de Microondas por Emisión Estimulada.

1954: Charles H. Townes construye el primer máser.

1959: Gordon Gould acuña la palabra láser.

1960: Theodore Harold Maiman desarrolla el primer láser funcional.

• Los Laboratorios Bell crean el primer láser de gases de helio-neón.

1961: Surge el láser de Neodimio.

• Charles Campbell y Charles Koester destruyen con un láser un tumor de retina en un paciente.

1962: Los Laboratorios Bell crean el cristal de itrio-aluminio y granate (YAG).

• IBM y General Electric desarrollan el primer diodo láser.

1963: Los Laboratorios Bell emplean un láser que utiliza como medio activo el dióxido de carbono, elemental para la potencia elevada continua.

1964: Bill Bridges genera el láser de gas ionizado con gases nobles, argón, xenón y criptón.

• Surge el cristal de YAG contaminado de neodimio, el láser en estado sólido más empleado en la actualidad.

• C.J. Koester y E. Snitzer construyen el primer amplificador de fibra y neodimio, útil en las comunicaciones ópticas.

• La NASA lanza el satélite Becon Explorer 22B, primero equipado con el sistema Satellite laser ranging.

1965: James Russell inventa el disco compacto láser.

1966: Peter Sorokin y John R. Lankard crean el láser de pigmento orgánico, impresindible para espectroscopía

• Se demuestra en los Laboratorios de Telecomunicaciones Standard, en Inglaterra, que las fibras ópticas pueden transmitir señales láser.

1967: Bolt-117 es la primera bomba guiada por láser.

1969: La tripulación del Apolo 11 mide la distancia entre la Tierra y la Luna con el experimento láser Ranging Retroreflector.

1970: En el Instituto Lebedev de Moscú desarrollan el láser de exímeros.

1974: El lector de códigos de barras es la primera aplicación comercial del láser. El primer registro fue el precio de un empaque de chicles.

1975: IBM lanza la impresora IBM 3800, primera con tecnología láser.

1977: General Telephone & Electronics obtiene las primeras conversaciones telefónicas a través de fibras ópticas.

1978: Philips lanza al mercado el Laserdisc. El primer título comercializado en Estados Unidos fue Tiburón.

1982: Kanti Jain emplea láseres excímeres en litografía aplicada para la producción de microchips.

1988: Se crean láseres de fibra óptica de doble recubrimiento y alta potencia.

• Se aplica la radiación ultravioleta en un láser de excímeros de fluoruro de argón para realizar cortes limpios y precisos en cirugía.

1992: Aparecen las memorias magneto ópticas.