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.