Invención Del Primer Láser
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Invención Del Primer Láser

Invención Del Primer Láser Un láser es un aparato electrónico dispositivo óptico que emite la radiación de luz coherente. El término " láser " es un acrónimo de Light Amplification por emisión estimulada de radiación. Una típica láser emite luz en un estrecho y de bajo divergencia monocromática un solo ...(continúa debajo en el tema)


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Antiguo 16-May-2008, 03:52   #1
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Invención Del Primer Láser







Un láser es un aparato electrónico dispositivo óptico que emite la radiación de luz coherente. El término "láser" es un acrónimo de Light Amplification por emisión estimulada de radiación. Una típica láser emite luz en un estrecho y de bajo divergencia monocromática un solo color, si el láser es que operan en el espectro visible, haz con una bien definida la longitud de onda. De esta manera, es la luz del láser en contraste con una fuente de luz, como la bombilla incandescente, que emite luz en una amplia zona y durante un amplio espectro de longitudes de onda.

El primer láser fue demostrado el 16 de mayo de 1960 por Theodore Maiman en Hughes Research Laboratories. Recientemente, el láser se han convertido en una multimillonaria industria. La mayor utilización del láser se encuentra en dispositivos de almacenamiento óptico, tales como discos compactos y reproductores de DVD, en la que el láser unos pocos milímetros de tamaño explora la superficie del disco. Otras aplicaciones del láser son lectores de códigos de barras, impresoras láser y punteros láser.

En la industria, los láser se utilizan para cortar el acero y otros metales y para la inscripción de los patrones como las letras en los teclados de ordenador. Los láseres son también de uso común en diversas esferas de la ciencia, especialmente la espectroscopia, por lo general a causa de su bien definida o longitud de onda corta duración de pulso en el caso de pulsos láser. Los láseres son utilizados por los militares para rangefinding, objetivo e iluminación de identificación para la entrega de armas. Los láseres utilizados en la medicina se utilizan para el interior de la cirugía cosmética y aplicaciones.


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Antiguo 16-May-2008, 04:14   #2
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Lightbulb El Diseño De Un Láser

La palabra luz en el acrónimo de amplificación de luz por emisión estimulada de radiación es normalmente utilizado en el sentido amplio, como cualquier fotones de energía electromagnética, y no se limita a los fotones en el espectro visible. Por lo tanto hay láser infrarrojo, ultravioleta, rayos láser, rayos X láser, etc Por ejemplo, una fuente de átomos en un estado coherente se puede llamar un átomo láser.

De izquierda a derecha, los rayos gamma, rayos X, rayos ultravioleta, espectro visible, infrarrojos, microondas, ondas de radio.

Un láser se compone de una ganancia dentro de un medio muy reflectante cavidad óptica, así como un medio para suministrar energía a la ganancia media. La ganancia es un medio material gas, líquido, sólido o electrones libres con las propiedades ópticas. En su forma más simple, una cavidad consta de dos espejos dispuestos de tal manera que la luz rebota hacia atrás y hacia adelante, cada vez que pasa por la ganancia media. Normalmente, uno de los dos espejos, el acoplador de salida, es parcialmente transparente. La salida del haz láser se emite a través de este espejo.

La luz de una determinada longitud de onda que pasa a través de la ganancia media se amplifica aumentos en el poder; los espejos en torno a garantizar que la mayor parte de la luz hace muchos pasa a través de la ganancia media, estimulando la ganancia material continuamente. Parte de la luz que está entre los espejos es decir, dentro de la cavidad pasa a través del espejo parcialmente transparente y se escapa como un haz de luz.

El proceso de suministrar la energía necesaria para la amplificación se denomina bombeo. La energía se suministra normalmente como una corriente eléctrica o como una luz en diferentes longitudes de onda. Una bomba típica proviene de una fuente de luz de flash o quizás otro láser. Lo más práctico láser contiene elementos adicionales que afectan a las propiedades tales como la longitud de onda de la luz emitida y la forma del haz.
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Antiguo 16-May-2008, 04:37   #3
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Lightbulb La Física Del Láser

Un láser se compone de un activo medio de láser y una cavidad resonante óptica. La ganancia media transferencias externas de energía en el rayo láser. Se trata de un material de pureza controlado, el tamaño, concentración y forma, que amplifica la viga por el proceso de emisión estimulada. El beneficio medio es energía, o bombeado, por una fuente externa de energía. Ejemplos de bomba fuentes incluyen la electricidad y la luz, por ejemplo de una lámpara de flash o de otro láser. La bomba la energía es absorbida por el láser medio, colocando algunos de sus partículas en los de alta energía "entusiasmado" estados cuánticos. Las partículas pueden interactuar con la luz tanto de absorción de fotones o emitiendo fotones. Emisión puede ser espontáneo o estimulado. En este último caso, el fotón es emitido en la misma dirección que la luz que pasa por. Cuando el número de partículas en un estado excitado supera el número de partículas en algunos de menor estado energético, la población de inversión y se logra la cantidad de emisión estimulada debido a que la luz pasa a través es más grande que la cantidad de absorción. Por lo tanto, la luz es amplificada. Estrictamente hablando, estos son los ingredientes esenciales de un láser. Sin embargo, generalmente el término láser se utiliza para dispositivos donde la luz es amplificada que se produce como espontánea emisión de la misma ganancia media, cuando la amplificación se lleva a cabo. Dispositivos donde la luz de una fuente externa se amplifica son normalmente llamados 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 luz láser de su característica coherencia, y le permite mantener la polarización uniforme y, a menudo, monochromaticity establecido por el diseño óptico de la cavidad.

La cavidad óptica, un tipo de cavidad resonador, contiene un haz coherente de luz entre superficies reflectantes a fin de que la luz pasa a través de la ganancia media más de una vez antes de que sea emitido por la abertura de salida o se pierde a la difracción o la absorción. Como la luz circula a través de la cavidad, pasando por la ganancia media, si la ganancia amplificación en el medio es más fuerte que el resonador pérdidas, el poder de distribuir la luz puede aumentar exponencialmente. Pero cada emisión estimulada caso devuelve una partícula de su estado excitado al suelo estatal, la reducción de la capacidad del medio para ganar más de amplificación. Cuando este efecto se convierte en firme, la ganancia se dice que está saturado. El saldo de la bomba contra la ganancia de potencia de saturación y pérdidas cavidad produce un valor de equilibrio de la energía láser en el interior de la cavidad, lo que determina el equilibrio de funcionamiento del punto láser. Si la bomba poder elegido es demasiado pequeño, la ganancia no es suficiente para superar el resonador pérdidas, y el láser sólo se emiten luz muy pequeños poderes. La bomba de potencia mínima necesaria para comenzar la acción láser se llama el umbral de lasing. La ganancia media se amplifican cualquier fotones que pasan a través de él, independientemente de su dirección, pero sólo los fotones alineados con la cavidad logran pasar más de una vez por el medio y también lo han hecho significativos de amplificación.

La viga en la cavidad y la salida del haz del láser, si se producen en el espacio libre en lugar de guías de onda como en una fibra óptica láser, son, al mejor de los casos, bajo orden gaussiana vigas. Sin embargo, esto rara vez es el caso con potentes rayos láser. Si el haz no es un fin de bajos Gaussian forma, los modos transversal de la viga se puede describir como una superposición de Hermite Gaussian o Laguerre Gaussian vigas para estable cavidad láser. La inestabilidad de resonadores láser por otro lado, se ha demostrado que producen las vigas en forma de fractal. La viga puede ser altamente colimados, que está siendo divergentes sin paralelo. Sin embargo, un haz perfectamente colimados no puede ser creado, debido a la difracción. El rayo sigue siendo colimados a una distancia que varía con el cuadrado del diámetro del haz, y, finalmente, diverge en un ángulo que varía inversamente con el diámetro del haz. Así, un haz generado por un pequeño laboratorio de láser, tales como el helio-neón láser se propaga a unos 1,6 kilometros 1 milla de diámetro si brilló de la Tierra a la Luna. En comparación, la salida típica de un láser de semiconductor, debido a su pequeño diámetro, diverge casi tan pronto como las hojas de apertura, en un ángulo de hasta 50 °. Sin embargo, dicha divergencia del haz puede ser transformada en una viga colimados por medio de una lente. En contraste, la luz de la falta de fuentes de luz láser no puede ser colimados por la óptica como así.

La salida de un láser puede ser una constante amplitud de salida conocidas como armas químicas o de onda continua, o pulsátil, utilizando las técnicas de conmutación de Q, modelocking, o de conmutación de ganancia. En pulsado operación, mucho más alto pico de poderes que puede lograrse.

Algunos tipos de láseres, como el tinte y vibronic láser de estado sólido láseres pueden producir luz sobre una amplia gama de longitudes de onda, esta propiedad hace que sean adecuadas para generar pulsos muy cortos de luz, del orden de unos femtoseconds (10-15 s ).

Aunque el láser fenómeno fue descubierto con la ayuda de la física cuántica, no es esencialmente mecánica cuántica más que otras fuentes de luz. El funcionamiento de un láser de electrones libres puede ser explicada sin hacer referencia a la mecánica cuántica.

Debido a que las microondas equivalente del láser, se desarrollará en primer lugar, los dispositivos que emiten microondas y las frecuencias de radio se llama generalmente masers. A principios de la literatura, especialmente a los investigadores de Bell Telephone Laboratories, el láser es a menudo llamado el láser. Este uso se ha convertido en poco frecuentes, y en 1998 incluso Bell Labs utiliza el término láser.
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Antiguo 16-May-2008, 04:56   #4
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Lightbulb El Láser Por Onda Contínua Y Por Pulsos

Un láser puede ser construido para emitir un rayo o un tren de pulsos cortos. Esto hace que las diferencias fundamentales en la construcción, los medios de comunicación utilizables láser y aplicaciones.

Onda continua operación

En la onda continua CW el modo de funcionamiento, la salida de un láser es relativamente coherente con respecto al tiempo. La población de inversión necesarios para lasing es continuamente mantenida por una constante fuente de bomba.

Pulsada operación

En los pulsos modo de funcionamiento, la salida de un láser varía con respecto al tiempo, normalmente en forma de alternancia 'en' y 'off' períodos. En muchas aplicaciones, tiene por objeto un depósito tanta energía como sea posible en un lugar determinado en el menor tiempo posible. En la ablación por láser, por ejemplo, un pequeño volumen de material en la superficie de una pieza de trabajo podría evaporarse si obtiene la energía necesaria para calentar lo suficientemente lejos en muy poco tiempo. Sin embargo, si la misma energía se extiende durante un largo tiempo, el calor puede tener tiempo para dispersar a la mayor parte de la pieza, y menos material se evapora. Hay una serie de métodos para lograrlo.

Q-conmutación

En una conmutación de Q-láser, la inversión de población por lo general, producidos en la misma forma que la operación CW se permite construir por hacer la cavidad condiciones la 'Q' desfavorable para lasing. Entonces, cuando la bomba de energía almacenada en el medio de láser está en el nivel deseado, la 'Q' se ajusta o electro óptico acousto a las condiciones favorables, liberando el pulso. Esto se traduce en alto pico de poderes como la potencia media de los láser que se ejecuta en modo CW se envasa en un corto lapso de tiempo.

Modelocking

A modelocked láser emite pulsos extremadamente cortos en el orden de decenas de picosegundos a menos de 10 femtoseconds. Estos pulsos son típicamente separados por el tiempo que tarda un pulso para completar un viaje de ida y vuelta en la cavidad resonador. Debido al límite de Fourier también conocida como energía de tiempo de incertidumbre, un pulso de tan poco tiempo de duración temporal tiene un espectro que contiene una amplia gama de longitudes de onda. Debido a esto, el láser medio debe tener una ganancia lo suficientemente amplio como para amplificar perfil de todos ellos. Un ejemplo de un material adecuado es de titanio dopados, crecido artificialmente zafiro Ti: zafiro.

Modelocked El láser es una herramienta más versátil para la investigación de los procesos ocurre muy rápido en escalas de tiempo también conocido como femtosegundos física, química y femtosegundos ultrarápidos y la ciencia, para maximizar el efecto de no linealidad en materiales ópticos por ejemplo, en la segunda generación de armónicos, los parámetros de conversión de abajo y la ablación en las aplicaciones, debido a la corta de tiempo implicadas, estos láseres pueden lograr muy altos poderes.

Pulsos de bombeo

Otro método de lograr pulsos láser operación para bombear el láser de materiales con una fuente que es en sí mismo pulsada, ya sea a través de cobro electrónico en el caso de flashlamps, láser u otro que ya está pulsada. Pulsos de bombeo se utilizan tradicionalmente con tinte láser donde la población invertida vida de una molécula colorante fue tan corto que un consumo elevado de energía, rápido bomba era necesaria. La manera de superar este problema es a cargo de grandes condensadores que luego se cambió a la aprobación de la gestión a través de flashlamps, produciendo un amplio espectro de la bomba de flash. Pulsos de bombeo se requiere también para los láseres que interrumpir la ganancia media tanto durante el proceso de láser que lasing ha de cesar por un corto período. Estos láseres, como el láser Excimer y el láser de vapor de cobre, nunca puede ser operado en modo CW.
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Antiguo 16-May-2008, 05:22   #5
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Lightbulb La Historia Del Láser

En 1917 Albert Einstein, en su documento Zur Quantentheorie der Strahlung Sobre la Teoría Cuántica de la Radiación, sentó las bases para la invención del láser y su antecesor, el máser, en una pionera rederivation Max Planck de la ley de radiación de la base en los conceptos de coeficientes de probabilidad más tarde se denominó coeficientes de Albert Einstein para la absorción, espontánea y emisión estimulada.

En 1928, Rudolph W. Landenburg confirmó la existencia de emisión estimulada y absorción negativa. En 1939, Valentin A. Fabrikant URSS prevé el uso de la emisión estimulada para amplificar "corto" olas.

En 1947, Willis E. Lamb y RC Retherford encontrado aparente emisión estimulada en los espectros del hidrógeno y de hecho la primera demostración de emisión estimulada.

En 1950, Alfred Kastler Premio Nobel de Física 1966 propuso el método de bombeo óptico, que fue confirmado experimentalmente por Brossel, Kastler invierno y dos años más tarde.

En 1953, Charles H. Townes y estudiantes graduados James P. Gordon y Herbert J. Zeiger produjo el primer amplificador de microondas, un dispositivo de funcionamiento a principios similares a las de láser, pero la amplificación de microondas en lugar de infrarrojos o radiación visible. Townes del máser fue incapaz de salida continua. Nikolay Basov y Aleksandr Prokhorov de la Unión Soviética trabajado de forma independiente a la cuantía del oscilador y se solucionó el problema de la salida continua de los sistemas que utilizan más de dos niveles de energía y produjo el primer máser. Estos sistemas podrían liberar emisión estimulada sin caer al suelo estatal, manteniendo así una población de inversión. En 1955 Prokhorov y Basov sugirió una óptica de bombeo del sistema de multinivel como un método para obtener la inversión de población, que más tarde se convirtió en uno de los principales métodos de láser de bombeo.

Townes informes que se encontró con la oposición de una serie de eminentes colegas que pensaban que el máser es teóricamente imposible entre ellos Niels Bohr, John von Neumann, Isidor Rabi, Polykarp Kusch, y Llewellyn H. Thomas.

Townes, Basov y Prokhorov compartieron el Premio Nobel de Física en 1964, "Por obra fundamental en el campo de la electrónica cuántica, que ha dado lugar a la construcción de osciladores y amplificadores basados en el máser láser principio".

En 1957, Charles Hard Townes y Arthur Schawlow Leonard, en Bell Labs, se inició un estudio serio del láser infrarrojo. Como se desarrollaron las ideas, las frecuencias de infrarrojos fueron abandonados, con especial atención a la luz visible su lugar. El concepto fue originalmente conocido como un "láser". Bell Labs presentó una solicitud de patente para sus propuestas de láser, un año más tarde. Townes y Schawlow envió un manuscrito de sus cálculos teóricos de Física Review, que publicó su documento de ese año Volumen 112, Número 6.
La primera página de Gordon Gould's en el que acuñó el acrónimo Láser y describe los elementos esenciales para la construcción de uno.

Al mismo tiempo, Gordon Gould, un estudiante graduado en la Universidad de Columbia, está trabajando en una tesis doctoral sobre los niveles de energía de talio emocionado. Gould y Townes se reunió y tuvo conversaciones sobre el tema general de emisión de radiación. Después Gould hizo notas sobre sus ideas para un "láser" en noviembre de 1957, incluida la que sugiere usar un resonador abierto, que se convirtió en un ingrediente importante de los futuros láseres.

En 1958, Prokhorov independiente propuso utilizar un resonador abierto, publicado por primera vez la aparición de esta idea. Townes y Schawlow también se asentaron en un resonador abierto de diseño, al parecer desconocen tanto la obra publicada de Prokhorov y la obra inédita de Gould.

El término "láser" se introdujo por primera vez al público en 1959 Gould's conferencia documento "El láser, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación". Gould pretende "aser" a ser un sufijo, para ser usado con un prefijo para los espectros de luz emitida por el dispositivo placa de rayos x = xaser láser, láser ultravioleta = uvaser, etc. Ninguno de los otros términos se hizo popular, aunque "raser" fue utilizado por un tiempo corto para describir la frecuencia de radio que emiten los dispositivos.

Gould's notas posibles aplicaciones de un láser, como la espectrometría, interferometría, radar, y la fusión nuclear. Él continuó trabajando en su idea y presentó una solicitud de patente en abril de 1959. Los EE.UU. Oficina de Patentes denegó su solicitud y concedió una patente a Bell Labs en 1960. Esto provocó una batalla legal que duró 28 años, con prestigio científico y mucho dinero en juego. Gould ganó su primer menor de patentes en 1977, pero no fue hasta 1987 que podía pretender obtener su primera victoria significativa de patentes cuando un juez federal ordenó al gobierno a expedir patentes a él para la óptica láser bombeado y el láser de gas de descarga.

El primer láser fue realizado por Theodore H. Maiman en 1960 en los Laboratorios de Investigación Hughes en Malibú, California, superando a varios equipos de investigación, incluidos los de Townes en la Universidad de Columbia, Arthur L. Schawlow en Bell Labs y Gould a una empresa llamada TRG Grupo de Investigación Técnica. Maiman utilizado un estado sólido bombeado flashlamp rubí sintético de cristal para producir luz láser roja a 694 nanómetros de longitud de onda, sin embargo, sólo fue capaz de pulsos operación debido a sus tres nivel de energía de bombeo régimen.

Más tarde en 1960 el físico iraní Ali Javan, en colaboración con William R. Bennett y Donald Herriot, hizo el primer láser de gas utilizando helio y neón. Java más tarde recibió el Premio Albert Einstein en 1993.

El concepto de los semiconductores láser de diodo fue propuesto por Basov y Java. El primer láser de diodo se puso de manifiesto por Robert N. Hall en 1962. Salón del dispositivo se hizo de arseniuro de galio y emitida a 850 nm en el infrarrojo cercano de la región del espectro. El primer láser semiconductor visible con las emisiones se demostró más tarde el mismo año por Nick Holonyak, Jr Al igual que con el primer láser de gas, estos primeros láseres semiconductores podría ser utilizado sólo en operación pulsada, y de hecho, sólo cuando se enfrían a temperaturas de nitrógeno líquido 77 K .

En 1970, Zhores Ivanovich Alferov en la Unión Soviética y Izuo Hayashi y Morton Panish de Bell Telephone Laboratories desarrollado de manera independiente los diodos láser que operan continuamente a temperatura ambiente, utilizando la estructura heterojunction.

Desde los primeros tiempos de la historia de láser, láser de investigación ha producido una variedad de mejores especializados y tipos de láser, optimizados para diferentes objetivos de desempeño, incluyendo:

* Nuevas bandas de longitud de onda
* Media máxima potencia de salida
* Pico máximo de potencia de salida
* Mínimo de duración de pulso de salida
* Potencia máxima eficiencia
* Máximo de carga
* Máximo disparando

y esta investigación continúa hasta el día de hoy.

Lasing sin mantener el medio emocionada en una población de inversión, fue descubierto en 1992 en el gas de sodio y de nuevo en 1995 en gas de rubidio diversos equipos internacionales. Esto se logró mediante un máser exterior para inducir a "la transparencia óptica" en el medio de la introducción de interferencia destructiva y el terreno transiciones de electrones entre dos caminos, por lo que el riesgo para el terreno electrones para absorber toda la energía se ha cancelado.

En 1985 en la Universidad de Rochester del Laboratorio de Energía láser un gran avance en la creación de pulsos ultracortos, de muy alta intensidad terawatts pulsos láser se dispuso mediante una técnica llamada chirped pulso de amplificación o de la CPA, descubierta por Gérard Mourou. Estos pulsos de alta intensidad puede producir filamentos de propagación en la atmósfera.
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