¿Cómo funciona un láser?

El LÁSER (amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un triunfo de la óptica moderna. Al explotar un efecto mecánico cuántico llamado emisión estimulada, los láseres generan un haz de fotones coherente, casi monocromático. Las fuentes de luz no láser generalmente generan haces de luz incoherentes y desenfocados en una variedad de longitudes de onda, lo que prohíbe ciertas aplicaciones.

Para crear un láser, se necesitan dos componentes: un medio de ganancia y una cavidad óptica resonante. Para un medio de ganancia, se pueden usar ciertos cristales, vidrios, gases, semiconductores e incluso líquidos teñidos. El medio de ganancia es estimulado por una fuente de bomba de energía, como una corriente eléctrica u otro láser. El medio absorbe la energía, excitando los estados de las partículas en el medio. Después de que se alcanza un cierto umbral, llamado inversión de la población, el brillo de la luz a través del medio provoca una emisión más estimulada, o liberación de energía, que la absorción.

Una cavidad óptica resonante es una cámara de tamaño especial con un espejo en un extremo y un espejo semi plateado en el otro. Las dos superficies reflectantes hacen que la luz atrapada en el interior se refleje hacia adelante y hacia atrás a través del medio de ganancia, adquiriendo una mayor energía con cada pasada. Cuando este efecto se nivela, se dice que la ganancia está saturada y la luz se convierte en verdadera luz láser. Diferentes medios de ganancia dan lugar a láseres de diferentes longitudes de onda.

Dos variedades de láser son continuas y de pulso. El láser continuo es más útil para la mayoría de las aplicaciones, pero la energía en un láser de pulso puede ser muy grande. El grado en que el haz diverge con el tiempo varía inversamente con la proporción de su diámetro. Las vigas pequeñas divergen rápidamente, mientras que las grandes permanecen coherentes.

Cuando el láser fue patentado por Bell Labs en 1960, no se le pudo dar ninguna aplicación de inmediato, aunque la espectrometría, la interferometría, el radar y la fusión nuclear se discutieron como posibles áreas de interés. Hoy en día, el láser se encuentra entre las maravillas tecnológicas más versátiles, con aplicaciones en almacenamiento y recuperación de datos, corte por láser, corrección de visión, topografía, mediciones, holografía y pantallas, e incluso fusión nuclear. La intensidad máxima del pulso láser alcanzable ha aumentado exponencialmente desde mediados de la década de 1980. Un día, los láseres pueden usarse para generar reacciones de fusión netas productoras de energía, proporcionando energía para toda la raza humana. También podrían usarse para empujar velas solares hacia las profundidades del espacio exterior.