Un laser es un dispositivo electrónico-óptico que produce la radiación coherente . El " del término; laser" están las siglas para el L mplification del A del ight de por la misión timulated E S del adiation del R . Un laser típico emite la luz en un estrecho, viga low- de la divergencia y con una longitud de onda bien definida (es decir, monocromático, correspondiendo a un color particular si el laser está funcionando en el espectro visible ). Esto está en contraste con una fuente de luz tal como la bombilla incandescente, que emite a un ángulo sólido grande y sobre un espectro amplio de la longitud de onda.

Un laser consiste en un medio del aumento dentro de una cavidad óptica, con los medios de suministrar energía al medio del aumento. El medio del aumento es un material (los electrones del gas, del líquido, sólidos o libres) con las características ópticas apropiadas. En su forma más simple, una cavidad consiste en dos espejos arregló tales que la luz despide hacia adelante y hacia atrás, cada vez pasando con el medio del aumento. Típicamente, uno de los dos espejos, el hizo salir el acoplador, es parcialmente transparente. La salida de rayo láser se emite a través de este espejo.

La luz de una longitud de onda específica que pase con el medio del aumento es amplificado (aumentos en energía); los espejos circundantes se aseguran de que la mayor parte de la luz haga muchos pasos con el medio del aumento. Parte de la luz que está entre los pasos de los espejos (es decir, está en la cavidad) a través del espejo parcialmente transparente y aparece como haz de luz. El proceso de suministrar la energía requerida para la amplificación se llama que bombea y la energía se suministra típicamente mientras que una corriente eléctrica o como luz en una diversa longitud de onda. En el 3ultimo caso, la fuente de luz puede ser una lámpara de destello u otro laser. La mayoría de los lasers prácticos contienen los elementos adicionales que afectan a características tales como la longitud de onda de la luz emitida y la forma de la viga.

El primer laser de trabajo era en mayo el demostrado 1960 al lado de Theodore Maiman en los laboratorios de investigación de Hughes . Recientemente, los lasers se han convertido en una industria multibillonaria del dólar. El uso más extenso de lasers está en dispositivos del almacenaje óptico tales como disco compacto y jugadores DVD, en los cuales el laser (algunos milímetros de tamaño) explora la superficie del disco. Otros usos comunes de lasers son lectores de la clave de barras y los indicadores en industria, lasers del laser se utilizan para el acero del corte y otros metales y para inscribir patrones (tales como las letras en los teclados de computadora). Los lasers son también de uso general en varios campos en la ciencia, especialmente espectroscopia, típicamente debido a su duración de la longitud de onda bien definida o del pulso corto en el caso de los lasers pulsados. Los lasers también se utilizan para los usos militares y médicos.

La física

el del para entender los fundamentales de cómo los lasers funcionan y qué hace sus emisiones así que el special requiere un conocimiento de la interacción de la radiación electromágnetica y de la materia ( ven el " Introducción al " de los mecánicos de quántum ; del artículo). Ciencia del laser|Construcción del laser Un laser se compone de un medio activo del laser, o el medio del aumento del, y una cavidad óptica resonante. El medio del aumento transfiere energía externa en el de rayo láser. Es un material de la pureza, del tamaño, de la concentración, y de la forma controlados, que amplifica la viga por el proceso de la emisión estimulada . Se energiza el medio del aumento, o el bombeó, por una fuente de energía externa. Los ejemplos de las fuentes de la bomba incluyen electricidad y se encienden, por ejemplo de una lámpara de destello o de otro laser. La energía de la bomba es absorbida por el medio del laser, poniendo algunas de sus partículas en de gran energía (" " emocionado ;) Las partículas de los estados de Quantum pueden obrar recíprocamente con la luz absorbiendo los fotones o emitiendo los fotones. La emisión puede ser espontánea o estimuló. En el 3ultimo caso, el fotón se emite en la misma dirección que la luz que está pasando cerca. Cuando el número de partículas en un estado emocionado excede el número de partículas en un cierto estado de la bajo-energía, se alcanza la inversión de población y la cantidad de emisión estimulada debida encenderse que los pasos son a través más grandes que la cantidad de absorción. Por lo tanto, se amplifica la luz. En realidad, éstos son los ingredientes esenciales de un laser. Sin embargo, el laser término se utiliza generalmente para los dispositivos donde se produce la luz se amplifica que mientras que la emisión espontánea iguales gana medio como donde ocurre la amplificación. Los dispositivos donde la luz de una fuente externa se amplifica normalmente se llaman el los amplificadores ópticos

La luz generada por la emisión estimulada es muy similar a la señal de entrada en términos de longitud de onda, fase, y polarización. Esto da a luz laser su coherencia característica, y permite que mantenga la polarización y a menudo el monochromaticity uniformes establecidos por el diseño de la cavidad óptica.

La cavidad óptica, un tipo del resonador de cavidad, contiene una viga coherente de la luz entre las superficies reflexivas de modo que los pasos ligeros con el medio del aumento más de una vez antes de que se emita de la abertura de la salida o se pierda a la difracción o a la absorción. Mientras que la luz circula a través de la cavidad, pasando con el medio del aumento, si el aumento (amplificación) en el medio es más fuerte que las pérdidas del resonador, la energía de la luz de circulación puede levantarse el exponencial . Pero cada acontecimiento de la emisión estimulada vuelve una partícula de su estado emocionado al estado de tierra, reduciendo la capacidad del medio del aumento para la amplificación adicional. Cuando este efecto llega a ser fuerte, el aumento reputa saturado . El equilibrio de la energía de la bomba contra pérdidas de la saturación y de la cavidad del aumento produce un valor del equilibrio de la energía del laser dentro de la cavidad; este equilibrio determina el punto de funcionamiento del laser. Si la energía elegida de la bomba es demasiado pequeña, el aumento no es suficiente superar las pérdidas del resonador, y el laser emitirá solamente energías ligeras muy pequeñas. La energía mínima de la bomba necesaria para comenzar la acción del laser se llama el umbral de Lasing. El medio del aumento amplificará cualquier fotón que pasa con él, sin importar la dirección; pero solamente los fotones alinearon con la cavidad manejan pasar más de una vez con el medio y así que tienen amplificación significativa.

La viga en la cavidad y la viga de la salida del laser, si ocurren en espacio libre algo que las guías de onda (como en un laser de la fibra óptica ), son, en el mejor de los casos, las vigas gausianas de orden inferior sin embargo que éste es raramente el caso con los lasers de gran alcance. Si la viga no es una forma gausiana de orden inferior, los modos transversales de la viga se pueden describir como superposición Hermite - gausiano o Laguerre - las vigas gausianas (para los lasers de la estable-cavidad). Los resonadores inestables del laser por una parte, se han demostrado a las vigas formadas fractal del producto. La viga puede ser alto el colimado, de que está siendo paralela sin el de divergencia. Sin embargo, una viga perfectamente colimada no se puede crear, debido a la difracción . Los restos de la viga colimados sobre una distancia que varíe con el cuadrado del diámetro de la viga, y divergen eventual en ángulo que varía inverso con el diámetro de la viga. Así, una viga generada por un pequeño laser del laboratorio tal como un laser Helium-neon se separa a cerca de 1.6 kilómetros (1 milla) de diámetro si está brillada de la tierra a la luna . Por la comparación, la salida de un laser típico del semiconductor, debido a su diámetro bajo, casi diverge tan pronto como salga de la abertura, en ángulo cualquier cosa hasta 50°. Sin embargo, una viga tan divergente se puede transformar en una viga colimada por medio de una lente . En cambio, la luz de las fuentes de luz no-laser no se puede colimar por la óptica también o mucho.

La salida de un laser puede ser una salida continua de la constante-amplitud (conocida como el CW u onda continua ); o pulsado, usando las técnicas de la Q-conmutación, Modelocking, o de la Ganar-conmutación . En la operación pulsada, energías máximas mucho más altas pueden ser alcanzadas.

Algunos tipos de lasers, tales como lasers de tinte del y lasers de estado sólido vibrónicos del pueden producir la luz sobre una gama amplia de longitudes de onda; esta característica los hace convenientes para generar pulsos de luz extremadamente cortos, en la orden de algunos femtosegundos (10^-15 s).

Aunque el fenómeno del laser fuera descubierto con la ayuda de la física de Quantum, no es esencialmente más quántum mecánico que otras fuentes de luz. La operación de un laser de electrón libre se puede explicar sin referencia a los mecánicos de Quantum .

Se entiende que la luz del de la palabra en la amplificación de la luz del de las siglas por la emisión estimulada de la radiación está utilizada típicamente en el sentido expansivo, como fotones del cualquier energía de ; no se limita a los fotones en el espectro visible . Por lo tanto hay los lasers infrarrojos del, los lasers ultravioletas del, los lasers de la radiografía, etc. por ejemplo, una fuente de átomos en un estado coherente se puede llamar un laser del átomo.

Porque el equivalente de la microonda del laser, el MASER, fue desarrollado primero, los dispositivos que emiten las frecuencias de radio de la microonda y generalmente se llaman los MASER del . En literatura temprana, particularmente de investigadores en los laboratorios de teléfono de Bell, el laser a menudo fue llamado el MASER óptico . Este uso tiene desde llegado a ser infrecuente, y en fecha 1998 incluso aplicaciones de los laboratorios de Bell el laser término.

Historia

Fundaciones

En 1917, el Albert Einstein en su der de papel Strahlung (en la teoría de Quantum de la radiación) de Zur Quantentheorie del, puso la fundación para la invención del laser y de su precursor, el MASER, en un rederivation innovador ley de s de Planck de máximo 'de la radiación basada en los conceptos de coeficientes de la probabilidad (más adelante ser llamado los “coeficientes de Einstein ") para la absorción, espontáneos, y emisión estimulada.

En 1928, Rudolph W. Landenburg confirmó la existencia de la emisión estimulada y de la absorción negativa.

En 1939, Valentin A. Fabrikant (URSS) predijo el uso de la emisión estimulada de amplificar el " short" ondas.

En 1947, el cordero de Willis E. Retherford encontraron la emisión estimulada evidente en espectros del hidrógeno e hicieron la primera demostración de la emisión estimulada.

En 1950, el Alfred Kastler (Premio Nobel Para la física 1966) propuso el método de bombeo óptico, que fue confirmado experimental por Brossel, Kastler e invierno dos años más tarde.

MASER

En 1953, el Charles H. Townes y estudiantes de tercer ciclo James P. Zeiger produjo el primer amplificador de la microonda, un funcionamiento del dispositivo en principios similares al laser, pero la microonda de amplificación algo que el infrarrojo o la radiación visible. El MASER de Townes era incapaz de salida continua. El Nikolay Basov y el Aleksandr Prokhorov Unión Soviética trabajaron independiente en el oscilador del quántum y solucionaron el problema de los sistemas de salida continuos usando más de dos niveles de energía y produjeron el primer MASER. Estos sistemas podrían lanzar la emisión estimulada sin caer al estado de tierra, así manteniendo una inversión de población . En 1955 Prokhorov y Basov sugirieron un bombeo óptico del sistema de niveles múltiples como método para obtener la inversión de población, que se convirtió en más adelante uno de los métodos principales de bombeo de laser.

Townes divulga que él encontró la oposición de un número de colegas eminentes que pensaron que el MASER era teóricamente imposible -- incluyendo el Niels Bohr, el John Von Neumann, el Isidor Rabi, el Polykarp Kusch, y Llewellyn H.

Townes, Basov, y Prokhorov compartieron el Premio Nobel Del en la física en el " 1964; Para el trabajo fundamental en el campo de la electrónica del quántum, que ha llevado a la construcción de osciladores y de amplificadores basó en el principle" MASER-laser;.

Laser

En 1957, Charles Townes duro y el Arturo Leonard Schawlow, entonces en los laboratorios de Bell, comenzaron un estudio serio del laser infrarrojo. Mientras que las ideas fueron desarrolladas, las frecuencias infrarrojas fueron abandonadas con el foco en la luz visible en lugar de otro. El concepto era conocido original como " maser" óptico;. Los laboratorios de Bell presentaron un uso de la patente para su MASER óptico propuesto al año más adelante. Schawlow y Townes enviaron un manuscrito de sus cálculos teóricos a la revisión física, que publicó su papel que año (volumen 112, la edición 6).

¡ Al mismo tiempo el Gordon Gould, estudiante de tercer ciclo en la Universidad de Columbia, trabajaba en una tesis doctoral en los niveles de energía del talio emocionado . Gould y Townes resolvieron y tenían conversaciones sobre el tema general de la emisión de la radiación. Gould hizo luego notas sobre sus ideas para un " laser" en noviembre de 1957, incluyendo sugerir usando un resonador abierto, que se convirtió en un ingrediente importante de los lasers futuros.

En 1958, Prokhorov propuesto independiente usar un resonador abierto, el primer publicó aspecto de esta idea. Schawlow y Townes también colocaron en un diseño abierto del resonador, al parecer inconsciente de ambos el trabajo publicado de Prokhorov y el trabajo inédito de Gould.

El " del término; laser" primero fue introducido al público en el " de papel de 1959 de la conferencia de Gould; El laser, amplificación ligera por la emisión estimulada de Radiation". ¡ ¿Necesitar una citación más completa para Gould? papel. Había procedimientos publicados de esta conferencia, pero no he podido confirmar que el papel de Gould aparece en él. La biblioteca de UMich tiene dos copias.

--> " previsto Gould; - aser" para ser un sufijo, ser utilizado con un prefijo apropiado para los espectros de la luz emitidos por el dispositivo (radiografía laser = xaser, ultravioletas laser = uvaser, etc. Ningunos de los otros términos llegaron a ser populares, aunque " raser" fue utilizado por un breve periodo de tiempo de describir la radiofrecuencia que emitía los dispositivos.

Las notas de Gould incluyeron los usos posibles para un laser, tal como espectrometría, interferometría, radar, y fusión nuclear . Él continuó trabajando en su idea y presentó una solicitud de patente en abril de 1959. La oficina de patentes de los E. negó su uso y concedió una patente a los laboratorios de Bell en 1960. Esto chispeó una batalla judicial que funcionó con 28 años, con prestigio científico y mucho dinero en juego. Gould ganó su primera patente de menor importancia en 1977, pero no era hasta 1987 que él podría demandar su primera victoria significativa de la patente cuando un juez federal ordenó a gobierno publicar patentes a él para el laser óptico bombeado y el laser de la descarga de gas .

El primer laser de trabajo fue hecho por el Theodore H. Maiman en 1960 en los laboratorios de investigación de Hughes en el Malibu, California, batiendo varios equipos de investigación incluyendo los Townes en la Universidad de Columbia, Arturo L. Schawlow en los laboratorios de Bell, y Gould en una compañía llamada TRG (grupo de investigación técnico). Maiman utilizó un de estado sólido Flashlamp - cristal de rubíes bombeado sintético para producir la luz laser roja en la longitud de onda de 694 nanometres. El laser de Maiman, sin embargo, era solamente capaz de la operación pulsada debido a su esquema de bombeo del nivel de energía tres.

Más adelante en 1960 el iraní Ali Javan del físico, trabajando con el Guillermo R. Bennett y Donald Herriot, hizo el primer laser de gas usar el helio y el neón . Javan recibió más adelante la concesión de Albert Einstein en 1993.

El concepto del diodo láser del semiconductor fue propuesto por Basov y Javan. El primer diodo láser del fue demostrado por el Roberto N. El dispositivo de pasillo fue hecho del arseniuro de galio y emitido en 850 nanómetro en la región infrarroja near- del espectro. El primer laser del semiconductor con la emisión visible fue demostrado más adelante el mismo año por el Nick Holonyak, JR . Como con los primeros lasers de gas, estos lasers tempranos del semiconductor se podrían utilizar solamente en la operación pulsada, y de hecho solamente cuando estaban refrescados a las temperaturas del nitrógeno líquido (77 K).

En 1970, el Zhores Alferov en la Unión Soviética e Izuo Hayashi y Morton Panish de los laboratorios de teléfono de Bell desarrollaron independiente los diodos láseres que funcionaban continuamente en la temperatura ambiente, usar la estructura de la heterounión .

Innovaciones recientes

Desde el período temprano de historia del laser, la investigación del laser ha producido una variedad de tipos mejorados y especializados del laser, optimizados para diversas metas de funcionamiento, incluyendo:
nuevas vendas de la longitud de onda
de potencia de salida medio máximo
de potencia de salida máximo máximo
duración mínima del pulso de la salida
eficacia de energía máxima
carga máxima
leña máxima y esta investigación continúa a este día.

Lasing sin mantener el medio emocionado en una inversión de población, fue descubierto en 1992 en gas del sodio y otra vez en 1995 en gas del rubidio por los varios equipos internacionales. Esto fue lograda usando un MASER del external para inducir el " transparency" óptico; en el medio introduciendo y destructivo interfiriendo las transiciones de tierra del electrón entre dos trayectorias, de modo que la probabilidad para que los electrones de tierra absorban cualquier energía haya estado cancelada.

En 1985 en la universidad laboratorio de s de Rochester de 'para la energética del laser una brecha en crear ultracorto-pulso, muy de alta intensidad (los pulsos del laser de Terawatts estaba disponible con una técnica llamada gojeó la amplificación del pulso, o CPA, descubierto por el Gérard Mourou . Estos pulsos de intensidad alta pueden producir la propagación del filamento en la atmósfera. style=" del

Onda continua y el lasing pulsado

Un laser se puede construir para emitir una viga continua o un tren de pulsos cortos. Esto diferencia fundamentales en la construcción, medios usables del laser, y usos.

Operación de onda continua

En el modo de operación de la onda continua (CW), la salida de un laser es relativamente constante con respecto a tiempo. La inversión de población requerida para lasing es mantenida continuamente por una fuente constante de la bomba.

Operación pulsada

En el modo de operación pulsado, la salida de un laser varía con respecto al tiempo, tomando típicamente la forma de alternar períodos de "ON" y de "OFF". En muchos usos uno apunta depositar tanta energía como sea posible en un lugar dado adentro como breve periodo de tiempo como sea posible. En la ablación del laser por ejemplo, un pequeño volumen de material en la superficie de un pedazo del trabajo pudo evaporarse si consigue la energía requerida para calentarla para arriba suficientemente lejos en mismo breve periodo de tiempo. Si, sin embargo, la misma energía se extiende por un rato más largo, el calor puede tener tiempo a la dispersión en el bulto del pedazo, y menos material se evapora. Hay un número de métodos para alcanzar esto.

Q-conmutación

considera también:

la Q-conmutación

En un laser de c4q conmutado, la inversión de población (producida generalmente in the same way as la operación del CW) es permitida acumularse haciendo las condiciones de la cavidad (el “Q ") desfavorables para lasing. Entonces, cuando la energía de la bomba almacenada en el medio del laser está en el nivel deseado, el “Q” se ajusta (electro o acustóptico) a las condiciones favorables, lanzando el pulso. Esto da lugar a altas energías máximas mientras que la energía media del laser (era que funcionaba en modo del CW) se embala en un marco de un tiempo más corto.

Modelocking

considera también: Modelocking

Un laser modelocked emite pulsos extremadamente cortos en la orden de diez de los picosegundos abajo menos de 10 femtosegundos . Estos pulsos se separan típicamente para el momento en que un pulso tome para terminar un viaje de ida y vuelta en la cavidad del resonador. Debido al límite de Fourier (también conocido como incertidumbre del energía-tiempo), un pulso de tal longitud temporal corta tiene un espectro que contenga una amplia gama de longitudes de onda. Debido a esto, el medio del laser debe tener bastante amplio un perfil del aumento para amplificarlas todas. Un ejemplo de un material conveniente es el titanio - dopado, zafiro artificial crecido (Ti: zafiro ).

El laser modelocked es una herramienta más versátil para investigar los procesos que suceden en escala de tiempo extremadamente rápida (la física del femtosegundo y química del femtosegundo, también llamada el la ciencia ultrarrápida ), para maximizar el efecto de la ausencia de linealidad en materiales ópticos (e. en la generación Segundo-armónica, la abajo-conversión paramétrica, los osciladores paramétricos ópticos y similares), y de usos de la ablación. Una vez más debido a los calendarios cortos implicados, estos lasers pueden alcanzar extremadamente poderes más elevados.

Bombeo pulsado

Otro método de alcanzar de la operación del laser pulsado es bombear el material de laser con una fuente que sea sí mismo pulsó, con la carga electrónica en el caso de flashlamps, o de otro laser que se pulse ya. El bombeo pulsado fue utilizado históricamente con los lasers de tinte donde estaba tan corto el curso de la vida de la población invertida de una molécula de tinte que una alta energía, bomba rápida era necesaria. La manera de superar este problema era cargar encima de los condensadores grandes que entonces se cambian a la descarga a través de flashlamps, produciendo un flash amplio de la bomba del espectro. El bombeo pulsado también se requiere para los lasers que interrumpen el medio del aumento tanto durante el proceso del laser que el lasing tiene que cesar por un período corto. Estos lasers, tales como el laser del excímero y el laser de cobre del vapor, se pueden nunca funcionar en modo del CW.

Tipos y principios de funcionamiento el del de

para una lista más completa de tipos del laser considera esta lista de los tipos del laser.

Lasers de gas

Los lasers de gas usar muchos gases se han construido y se han utilizado para muchos propósitos. Son uno de los más viejos tipos de laser.

El laser Helium-neon (HeNe) emite en una variedad de longitudes de onda y de unidades que funcionan en 633 que el nanómetro es muy común en la educación debido a su bajo costo.

¡Los lasers de dióxido de carbono pueden emitir centenares de kilowatts en el µm y 10.6, y ser de uso frecuente en la industria para el corte y la soldadura. La eficacia de un laser de CO₂ está sobre el 10%.

los lasers del Argón-ion emiten la luz en la gama 351-528. Dependiendo de la óptica y del tubo del laser un diverso número de líneas es usable pero las líneas más de uso general son 458 nanómetro, 488 nanómetro y 514.

Una descarga lectrical del ''' del ''' e del ransverse del ''' del ''' t del nitrógeno en gas en el ''' un laser tmospheric de la presión (TÉ) del ''' es un laser de gas barato produciendo la luz UV en 337.

Los lasers del ion del metal son los lasers de gas que generan longitudes de onda profundas el ultravioleta . El helio - de plata (HeAg) 224 nanómetro y neón - el de cobre (NeCu) 248 nanómetro es dos ejemplos. Estos lasers tienen particularmente grosores de línea estrechos de la oscilación de menos de 3 gigahertz (0.5 Picometers ), haciéndoles a candidatos a uso en la espectroscopia suprimida de Raman de la fluorescencia.

Lasers químicos

Los lasers químicos son accionados por una reacción química, y pueden alcanzar poderes más elevados en la operación continua. Por ejemplo, en el laser de fluoruro de hidrógeno (2700-2900 nanómetro) y el laser (3800 nanómetro) del fluoruro del deuterio la reacción es la combinación de gas del hidrógeno o del deuterio con los productos de la combustión del etileno en el trifluorudo del nitrógeno. Fueron inventados por el George C.

Lasers del excímero

Los lasers del excímero son accionados por una reacción química que implica un dimero emocionado, o el excímero, que es una molécula dimérica o heterodimeric de breve duración formada a partir de dos especies (átomos), por lo menos uno cuyo está en un estado electrónico emocionado . Producen típicamente la luz ultravioleta, y se utilizan en la fotolitografía del semiconductor y en cirugía del ojo LASIK . Las moléculas de uso general del excímero incluyen F₂ (flúor, emitiendo en 157 nanómetro), y el gas noble compone (ArF nanómetro, KrCl nanómetro, KrF nanómetro, XeCl nanómetro, y XeF nanómetro).

Lasers de estado sólido

Los materiales del láser de estado sólido son hechos comúnmente dopando un anfitrión sólido cristalino con los iones que proporcionan los estados de energía required. Por ejemplo, el primer laser de trabajo era un laser de rubíes, hecho del rubí (cromo - corindón dopado ).

El neodimio es un dopante común en varios cristales del láser de estado sólido, incluyendo el orthovanadate (Nd del itrio: YVO₄ ), fluoruro del litio del itrio () y granate de aluminio de itrio (). Todos estos lasers pueden producir poderes más elevados en el espectro infrarrojo en 1064 nanómetro. Se utilizan para el corte, soldadura y marca de metales y otros materiales, y también en espectroscopia y para bombear lasers de los lasers de tinte estos están también comúnmente el doblado frecuencia, triplicados o cuadruplicados para producir 532 nanómetro (, visible verdes), 355 nanómetro ( ULTRAVIOLETA) y la luz de 266 nanómetro ( ULTRAVIOLETA) cuando esas longitudes de onda son necesarias.

El iterbio, el holmio, el tulio, y el erbio son otros dopantes comunes en láseres de estado sólido. El iterbio se utiliza en cristales tales como Yb: YAG, Yb: KGW, Yb: KYW, Yb: Sistema, Yb: MUCHACHOS, Yb: CaF2, funcionando típicamente alrededor 1020-1050 nanómetro. Son potencialmente muy eficiente y de alta potencia debido a un pequeño defecto del quántum. Los poderes más elevados en pulsos ultracortos se pueden alcanzar extremadamente con Yb: YAG. Holmio - los cristales dopados de YAG emiten en 2097 nanómetro y forman un funcionamiento eficiente del laser en las longitudes de onda infrarrojas absorbentes fuerte por los tejidos acuíferos. El Ho-YAG se funciona generalmente en un modo pulsado, y se pasa a través de los dispositivos quirúrgicos de fibra óptica para volver a allanar empalmes, para quitar la putrefacción de los dientes, para vaporizar cánceres, y para pulverizar el riñón y para irritar piedras.

Titanio - zafiro dopado (Ti: el zafiro ) produce alto un laser infrarrojo armonioso, de uso general para la espectroscopia así como el laser ultracorto del pulso más común.

Las limitaciones termales en lasers de estado sólido se presentan de la energía unconverted de la bomba que se manifiesta como energía del fonón del calor y. Este calor, cuando está juntado con un alto coeficiente termo-óptico ( T del n /d de d) puede dar lugar a lensing termal así como eficacia de quántum reducida. Estos tipos de ediciones se pueden superar por otro láser de estado sólido diodo-bombeado nuevo, el laser fino diodo-bombeado del disco. Las limitaciones termales en este tipo del laser son atenuadas utilizando una geometría media del laser en la cual el grueso sea mucho más pequeño que el diámetro de la viga de la bomba. Esto permite más incluso un gradiente termal en el material. Los lasers finos del disco se han demostrado para producir hasta niveles del kilovatio de energía.

lasers Fibra-recibidos

Los láseres de estado sólido también incluyen el vidrio o los lasers recibidos de la fibra óptica, por ejemplo, con los iones del erbio o del iterbio como la especie activa. Éstos permiten regiones extremadamente largas del aumento y pueden apoyar las energías muy de alto rendimiento porque la alta superficie de la fibra al cociente del volumen permite el enfriamiento eficiente. Además, las características waveguiding de la fibra tienden a reducir la distorsión termal de la viga. Absolutamente a menudo, la fibra se diseña como fibra de vidrio double-clad. Este tipo de fibra consiste en una base de la fibra, un revestimiento interno y un revestimiento externo. El índice de las tres capas concéntricas se elige de modo que la base de la fibra actúe como fibra unimodal para la emisión del laser mientras que el revestimiento externo actúa como base alto con varios modos de funcionamiento para el laser de la bomba. Esto deja la bomba propagar una gran cantidad de energía en y con la región activa de base interna, mientras que todavía teniendo una alta abertura numérica (NA) de tener condiciones de lanzamiento fáciles. Los lasers de la fibra tienen un límite fundamental en que la intensidad de la luz en la fibra no puede ser tan alta que las ausencias de linealidad ópticas inducidas por la fuerza de campo eléctrico local pueden llegar a ser dominantes y prevenir la operación del laser y/o llevar a la destrucción material de la fibra.

Lasers del semiconductor

Los diodos láseres comerciales emiten en las longitudes de onda a partir del 375 nanómetro a 1800 nanómetro, y las longitudes de onda sobre del µm 3 se han demostrado. Los diodos láseres de las energías bajas se utilizan en las impresoras laser y los jugadores de CD/DVD. Diodos láseres más de gran alcance se utilizan con frecuencia óptico a la bomba otros lasers con eficacia alta. Los diodos láseres industriales de la energía más alta, con energía hasta 10 kilovatios, se utilizan en la industria para el corte y la soldadura. los lasers del semiconductor de la External-cavidad tienen un medio activo del semiconductor en una cavidad más grande. Estos dispositivos pueden generar salidas del poder más elevado con buena calidad de la viga, la radiación estrecha longitud de onda-armoniosa del grosor de línea, o pulsos ultracortos del laser.

Lasers de superficie-emisión de la cavidad vertical (el VCSELs es los lasers del semiconductor cuya dirección de la emisión es perpendicular a la superficie de la oblea. Los dispositivos de VCSEL tienen típicamente una viga más circular de la salida que los diodos láseres convencionales, y potencialmente podrían ser mucho más baratos fabricar. En fecha 2005, solamente 850 nanómetro VCSELs están extensamente - disponibles, con 1300 nanómetro VCSELs que comienza a ser comercializado, y 1550 dispositivos del nanómetro al campo de investigación. El VECSELs es external-cavidad VCSELs. Los lasers de la cascada de Quantum son los lasers del semiconductor que tienen una transición activa entre los sub-bands del de la energía de un electrón en una estructura que contiene varios pozos de Quantum

El desarrollo de un laser del silicio es importante en el campo computacional óptico, puesto que significa que si el silicio, el principal ingrediente de los chips de ordenador, pudiera producir los lasers, permitiría que la luz fuera manipulada como electrones está en circuitos integrados normales. Así, los fotones substituirían electrones en los circuitos, que aumenta dramáticamente la velocidad de la computadora. Desafortunadamente, el silicio es un material lasing difícil a tratar de, puesto que tiene ciertas características que bloqueen lasing. Sin embargo, los equipos han producido recientemente los lasers del silicio con métodos tales como fabricación del material lasing del silicio y de otros materiales del semiconductor, tales como indio (III) el fosfuro o galio (III) el arseniuro, los materiales que permiten que la luz coherente sea producida del silicio. Éstos se llaman el laser híbrido del silicio. Otro tipo es un laser de Raman, que se aprovecha Raman que dispersa para producir un laser de los materiales tales como silicio.

Lasers de tinte

Uso de los lasers de tinte un tinte orgánico como el medio del aumento. El espectro amplio del aumento de tintes disponibles permite que estos lasers sean alto armoniosos, o producir mismo la corto-duración pulsa (en la orden de algunos femtosegundos

Lasers de electrón libre

Los lasers de electrón libre o FELs, generan coherente, radiación del poder más elevado, que es extensamente armoniosos, actual extendiéndose en longitud de onda de microondas, con la radiación de Terahertz e infrarrojo, al espectro visible, a las radiografías suaves. Tienen la gama de frecuencia más ancha de cualquier tipo del laser. Mientras que FEL emite la parte los mismos rasgos ópticos que otros lasers, tales como radiación coherente, operación de FEL son absolutamente diferentes. Desemejante del gas, del líquido, o de los lasers de estado sólido, que confían en estados atómicos o moleculares encuadernados, uso de FELs un haz electrónico relativista como el medio lasing, por lo tanto el electrón libre término.

Lasers de la reacción nuclear

En septiembre de 2007, las noticias de la BBC divulgaron que había especulación sobre la posibilidad de usar la aniquilación de Positronium para conducir un laser muy de gran alcance del rayo gama . Este laser se cree para ser bastante de gran alcance jump-start una reacción nuclear, con un solo laser del rayo gama, algo que los centenares de lasers convencionales implicados en experimentos actuales.

Aplicaciones

considera también:

los usos del laser

Cuando los lasers fueron inventados en 1960, fueron llamados " una solución que busca un problem". Desde entonces, han llegado a ser ubicuos, encontrando para uso general en millares de usos alto variados en cada sección de la sociedad moderna, incluyendo los productos electrónicos de consumo, la tecnología de la información, la ciencia, la medicina, la industria, la aplicación de ley, la hospitalidad, y el militar.

El primer uso de los lasers visibles en las vidas de cada día de la población en general era el explorador del código de barras del supermercado, introducido en 1974. El jugador de Laserdisc, presentado en 1978, era el primer producto de éxito de consumo para incluir un laser, pero el jugador del disco compacto era el primer dispositivo laser-equipado a llegar a ser verdadero común en los hogares de los consumidores, comenzando en 1982, seguidos pronto por las impresoras laser

Algunos de los otros usos incluyen:
medicina : Cirugía de Bleedless, laser que cura, tratamiento survical, tratamiento de la piedra de riñón, tratamiento, odontología del ojo
Industria : Corte, soldadura, tratamiento térmico material, piezas de la marca
Defensa : Blancos de marca, municiones rectoras, defensa, contramedidas electrópticas, alternativa (EOCM) del misil del RADAR
Investigación : Espectroscopia, ablación del laser, recocido del laser, laser que dispersa, interferometría del laser, LIDAR
comercial del desarrollo de producto: Impresoras laser, Cdes, exploradores del código de barras, indicadores del laser, hologramas )

En 2004, excepto los lasers del diodo, aproximadamente 131.000 lasers fueron vendidos por todo el mundo, con un valor de US$2. En el mismo año, aproximadamente 733 millones de lasers del diodo, valorados en $3.20 mil millones, fueron vendidos.

Aplicaciones del ejemplo por de potencia de salida típico

Diversos lasers de la necesidad de las aplicaciones con diversas energías de la salida. Muchos lasers se diseñan para una salida máxima más alta con un pulso extremadamente corto, y éste requiere diversa tecnología de los lasers de la onda continua un (salida constante) del, como se utilizan en la comunicación, o del corte. De potencia de salida es siempre menos que la energía de entrada necesaria para generar la viga.

La energía máxima requerida para algunas aplicaciones:
5 mW - impulsión del CD-ROM
5-10 mW - reproductor de DVD
100 mW - impulsión de los CD-R
250 mW - de potencia de salida del diodo láser rojo de Sony SLD253VL, utilizado en hornilla de los CD-R de la velocidad del consumidor 48-52.
500 mW - de potencia de salida del diodo láser rojo de Sony SLD1332V, utilizado en hornilla del consumidor DVD-R.
1 W - laser verde en el desarrollo de prototipo versátil olográfico del disco actual.
100 a 3000 W (salida máxima 1.5 kilovatios) - lasers sellados típicos de CO₂ usados en el corte industrial del laser.
1 kilovatio - De potencia de salida esperada para ser alcanzado por el " un solo 1 bar" del laser del diodo del cm;
700 terawatts (TW) - la facilidad nacional de la ignición está trabajando en un sistema que, cuando es completo, contenga 192 vigas, sistema del laser de 1.8 megajoule que colinda un compartimiento de la blanco de 10 metro-diámetros. Se espera que el sistema sea terminado en abril de 2009.25 petawatts (PW) - el laser más de gran alcance del mundo (demandado en el 1996 del 23 de mayo por el laboratorio de Lorenzo Livermore).

Aplicaciones de la manía

Estos últimos años, algunos aficionados a los hobbys han tomado intereses en lasers. Los lasers usados por los aficionados a los hobbys están generalmente de clase IIIa o IIIb, aunque algunos hayan hecho sus propios tipos de la clase IV. Sin embargo, comparado a otros aficionados a los hobbys, los aficionados a los hobbys del laser están lejos menos campo común, debido a los peligros del coste y del potencial implicados. Debido al coste de lasers, algunos aficionados a los hobbys utilizan medios baratos de obtener los lasers, tales como extracción de los diodos de las hornillas DVD

Seguridad de laser

considera también: Seguridad de laser, lasers y

la seguridad de aviación Incluso el primer laser fue reconocido como siendo potencialmente peligroso. El Theodore Maiman caracterizó el primer laser como teniendo una energía de un " " de Gillette ; ; pues podría quemar a través de una hoja de afeitar de Gillette . Hoy, se acepta que incluso los lasers de baja potencia con solamente algunos milivatios de potencia de salida pueden ser peligrosos a la vista humana.

En las longitudes de onda que la córnea y la lente pueden enfocar bien, la coherencia y la divergencia baja de la luz laser significa que puede ser enfocada por el ojo en un punto extremadamente pequeño en la retina, dando por resultado el burning localizado y el daño permanente en segundos o aún menos tiempo. Los lasers se clasifican en seguridad clasifican I numerado (intrínsecamente seguro) a IV (incluso la luz dispersada puede estropear el ojo y/o la piel). Los productos del laser disponibles para los consumidores, tales como lectores de cd e indicadores del laser son generalmente en clase I, II, o III. ciertos lasers infrarrojos con longitudes de onda más allá de cerca de 1.4 micrómetros se refieren a menudo como siendo " ojo-safe". Esto es porque las vibraciones moleculares intrínsecas de las moléculas del agua absorben muy fuerte la luz en esta parte del espectro, y un de rayo láser en estas longitudes de onda se atenúa así tan totalmente mientras que pasa a través de la córnea del ojo que sigue habiendo ninguna luz ser enfocado por la lente sobre la retina . El " de la etiqueta; ojo-safe" puede ser engañoso, sin embargo, como se aplica solamente relativamente a las vigas de la onda continua de las energías bajas y cualquier laser de c4q conmutado del poder más elevado o en estas longitudes de onda puede quemar la córnea, causando daño de ojo severo.

Terminología relacionada

En analogía con los lasers ópticos, un dispositivo que produce cualesquiera partículas o radiación electromágnetica en un estado coherente también se llama un " laser", generalmente con la indicación del tipo de la partícula como prefijo (por ejemplo, laser del átomo.) En la mayoría de los casos, " laser" refiere a una fuente de la luz coherente o de la otra radiación electromágnetica .

El detrás-formó el " de los medios del lase del verbo de ; para producir el light" del laser; o " para aplicar el to" de la luz laser;.

Ideas falsas populares

La representación de lasers en la cultura popular, especialmente en la ciencia ficción y las películas de acción, es a menudo engañosa. El contrario a su representación en muchas películas de la ciencia ficción, un de rayo láser no sería visible (por lo menos al ojo desnudo) en el vacío cercano del espacio pues habría materia escasa para causar la dispersión, a menos que si había una cantidad significativa de la metralla fina y otras partículas orgánicas en esa región.

En aire, sin embargo, los rayos laser moderados de la intensidad (diez de mW/cm ²) de longitudes de onda verdes y azules más cortas y las vigas de intensidad alta de longitudes de onda anaranjadas y rojas más largas pueden ser visible debido a la difusión de Rayleigh . Con incluso una intensidad más alta pulsaron las vigas, el aire se pueden calentar al punto donde se convierte en un plasma, que es también visible. Esto causa la calefacción rápida y la extensión explosiva del aire circundante, que hace un ruido que hace estallar análogo al trueno que acompaña el relámpago . El " del término; " de la floración termal ; se utiliza para describir estas distorsiones termales autoinducidas. Este fenómeno puede causar la retro-reflexión del de rayo láser nuevamente dentro de la fuente de laser, dañando posiblemente la su óptica. Cuando este fenómeno ocurre en ciertos experimentos científicos se refiere como " mirror" del plasma; o " shutter" del plasma;. Un acercamiento para superar la distorsión termal es utilizar un pulso del laser de la corto-duración.

Algunas películas de acción representan los sistemas de seguridad usar los lasers de la luz visible (y de su foiling del héroe, típicamente usar los espejos); el héroe puede ver la trayectoria de la viga asperjando un poco de polvo en el aire. Es lejos más fácil y más barato construir los diodos láseres infrarrojos algo que los diodos láseres de la luz visible, y tales sistemas casi nunca utilizan los lasers de la luz visible. Además, poner bastante polvo en el aire para hacer la viga visible es probable ser bastante al " break" la viga y acciona la alarma (según lo demostrado en un episodio MythBusters del en el Discovery Channel ).

Los efectos especiales de las películas de ciencia ficción representan los rayos laser que propagan en solamente algunos metros por segundos-lento bastantes para considerar su progreso, de una forma evocador de la munición de trazalíneas convencional - mientras que en la realidad los recorridos de rayo láser a la velocidad de la luz y parecerían a menudo aparecer inmediatamente al ojo desnudo del comienzo terminar.

Varias de estas ideas falsas se pueden encontrar en el 1964 del de la película de James Bond Goldfinger . En una de las escenas más famosas de las películas en enlace, el enlace, jugó por el Sean Connery, hace frente a de rayo láser acercándose a su ingle mientras que derretía la tabla sólida del oro a la cual lo atan con correa. El individuo Hamilton del director encontró que un de rayo láser verdadero no aparecería en cámara así que fue agregado como efecto óptico . La tabla era ascendente precortado el el medio y revestido con la pintura del oro, mientras que el efecto de fusión fue alcanzado por un hombre debajo de la tabla con una antorcha oxiacetilénica . El laser de Goldfinger hace un sonido electrónico que gira zumbando, mientras que un laser verdadero habría producido un corte bastante calor-libre y silencioso.

Además de películas y de cultura popular, las ideas falsas del laser están presentes en algunas publicaciones de la ciencia popular o explicaciones introductorias simples. Por ejemplo, la luz laser no es perfectamente paralela como se demanda a veces; todos los rayos laser se separan hacia fuera a un cierto grado mientras que propagan debido a la difracción . Además, no hay laser perfectamente monocromático (es decir coherente); la mayoría funcionan en varios las frecuencias de cerca espaciadas (colores) e incluso los que todavía funcionan nominal una sola frecuencia exhiben una cierta variación en frecuencia. Además, los lasers trabados modo se diseñan para funcionar con millares o millones de frecuencias trabadas juntas para formar un pulso corto.

Predicciones ficticias

Para los lasers en la ficción, ver también el Raygun .

Antes de la emisión estimulada fue descubierta, los novelistas usados para describir las máquinas que podemos identificar como " lasers".
El primer dispositivo ficticio similar a un laser militar de CO₂ (véase el Calor-Rayo ) aparece en el nuevo del de la ciencia ficción la guerra de los mundos por los pozos H.
A laser-como el dispositivo fue descrita en nuevo del de la ciencia ficción de s de Alexey Tolstoy 'el Hyperboloid del ingeniero Garin en el 1927 : ver los panoramas específicos de Raygun#In (enrollar abajo al orden alfabético “H” en la columna izquierda).
El Mikhail Bulgakov exageró el efecto biológico (biostimulation del laser) de la luz roja intensiva en sus huevos fatales (1925) nuevo del de la ciencia ficción, sin ninguna descripción razonable de la fuente de esta luz roja. (En esa novela, la luz roja primero aparece de vez en cuando del sistema illuminating de un microscopio avanzado; entonces el profesor Persikov del protagonista arregla la disposición especial para la generación de la luz roja.)

Ver también

style=" del
Exploración del laser
Disco versátil olográfico, un sistema del almacenaje de datos usar el laser verde y olografía .
Olografía - la creación y el almacenaje de 3 imágenes dimensionales usar el laser
Emisión gamma inducida
Asociación internacional de la exhibición del laser
Siglas del laser
Usos del laser
Construcción del laser
Laser que convierte
Corte del laser
Exhibición (demostración de la iluminación del laser del laser)
Indicador del laser
Ciencia del laser
Soldadura de laser
Lista de las fuentes de luz
MASER
Amplificador óptico
Raygun
Laser selectivo que sinteriza
Patrón de punto
Viga de Tophat