50 años del Láser

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Autor: Pasqual Bolufer

50 años de éxitos sin precedentes. Terminar el XFEL, y sobre todo el NIF, es la próxima meta. La estrella artificial láser del Grantecan mejora mucho la resolución del telescopio de 10m de diámetro.

Cuando el 16 de mayo de 1960, Theodore Maiman presentó el primer Láser en los Laboratorios Hughes, con los primeros pulsos de luz coherente producidos con un cristal de rubí, no se imaginaba que el láser se convertiría en un gran instrumento de la física y tendría innumerables aplicaciones en el arte y en la vida ordinaria.

La palabra Láser significa Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación. La emisión estimulada, base de la generación del láser, se produce cuando un átomo, en estado excitado, recibe un impulso externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El estímulo proviene de la llegada de un fotón, con energía similar a la diferencia de energía entre 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. Esa emisión estimulada 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.

El láser de rubí posee 3 niveles energéticos: el 0 (nivel fundamental), el Nivel 1 (metaestable) y el Nivel 2 (metaestable). Para lograr que funcione, hace falta que la mayoría de átomos se encuentren a un nivel superior al 0, fundamental. A esa condición se le llama Inversión de la población. El cristal de rubí se somete a una intensa radiación de luz que contiene energía en las longitudes de onda verde y azul. Esto excita a los átomos del estado fundamental a subir a las bandas de niveles energéticos metaestables. Desde estos niveles descienden a un nivel metaestable inferior sin radiar luz (transición no radiactiva). Desde este nivel metaestable caen al nivel 0 fundamental con emisión de la luz Láser. El láser de Rubí, como hemos dicho, es un láser a 3 niveles. Para mantener la inversión de la población los átomos son bombeados ópticamente hasta niveles de mayor energía.