Láser

Tecnología. Luz. Rayo Láso. Aplicaciones. Comunicaciones fibra óptica. Grabación discos duros y ópticos. Uso militar

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EL LASER

1.-DEFINICIÓN:

Un láser (de la sigla inglesa light amplification by stimulated emission of radiation, amplificación de luz por emisión estimulada de radiación) es un dispositivo que utiliza un efecto de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados.

2.-APLICACIONES:

2.1-APLICACIONES COTIDIANAS:

2.1.1.-GRABACION Y LECTURA EN DISCOS ÓPTICOS:

Los láseres escriben la información en el disco óptico (CD) y la leen utilizando láseres en ambos casos. 

2.1.2.-COMUNICACIONES DE FIBRA ÓPTICA:

También se usa en las comunicaciones de Fibra Óptica.

El número de conversaciones que pueden ser enviadas con un sistema de comunicación óptica es enorme.

Los láseres de Diodo pueden ser modulados a velocidades de decenas de Giga-Hertzios (1010 [Hz]), y su luz puede ser transmitida a través de decenas de kilómetros de fibras ópticas, sin necesidad de amplificación.

Un hercio representa un ciclo por cada segundo, entendiendo ciclo como la repetición de un evento.

Por lo tanto, la comunicación con fibra óptica es la solución perfecta para la comunicación fiable de gran volumen de información. Este tema tiene su propia página Web, donde se mencionan algunas consideraciones.

Ventajas de las Fibras Ópticas:

  • Amplia anchura de banda.
  • Inmune frente a interferencias eléctricas.
  • Peso ligero.
  • Bajo coste.
  • Transmisión más segura.

La utilización de fibras ópticas en lugar de cables de metal que transmiten señales eléctricas, tiene muchas ventajas, de modo que todas las nuevas líneas de comunicación se hacen de fibra óptica.

En una sola fibra óptica, pueden realizarse todas las comunicaciones requeridas en una casa:

Teléfono, televisión, radio, televisión por cable, comunicación por ordenador, etc. 

2.-APLICACIONES EN MEDICINA:

2.2.1-APLICACIONES DE TRATAMIENTO OCULAR:

El láser fue inventado en 1960, y en 1961 este láser (Rubí) fue utilizado por oftalmólogos.

Es natural que el ojo fuese el primer órgano elegido para realizar experimentos médicos, ya que el ojo es transparente al espectro electromagnético en la región visible.

Otro dispositivo natural que ayudaba, era la lente del ojo, que enfocaba la radiación electromagnética en la retina. Por consiguiente, aumenta la densidad de potencia en órdenes de magnitud.

2.2.2-APLICACIONES EN ODONTOLOGÍA:

Las aplicaciones del tratamiento dental del tejido blando son similares a las de otros tejidos blandos en el cuerpo, y son habituales desde hace algunos años.

  • En el caso de cirugía en encías, con el láser la mayoría de los pacientes sufren menor dolor postoperatorio.
  • No hay apenas hemorragia.
  • No se requieren puntos de sutura.

2.2.3: APLICACIONES EN DEMARTOLOGÍA:

Los láseres pueden eliminar casi todos los defectos de la piel. En ocasiones el láser es el único instrumento que puede realizar algunas operaciones específicas.

La mayoría de las operaciones dermatológicas se llevan a cabo sin hospitalización, bajo anestesia local.

2.3-APLICACIONES CIENTÍFICAS:

2.3.1-ENFRIAMIENTO DE ATOMOS:

Todos los átomos en la naturaleza se están moviendo porque la temperatura es mayor de 0 [0K], por los que éstos tienen energía térmica.

A bajas temperaturas, es posible casi parar el movimiento de los átomos utilizando el momento de los fotones de la radiación láser.

2.4-APLICACIONES INDUSTRIALES:

2.4.1-MEDIDAS DE PRECISIÓN (Distancia, Movimiento, Interferometría).

Ya que la radiación láser es radiación electromagnética , viajando a la velocidad de la luz, se pueden realizar medidas muy precisas con los láseres.

Debido a su alta velocidad (la velocidad  de la luz (c) es la máxima velocidad alcanzable...), se pueden realizar sin problema medidas de objetos que se mueven a alta velocidad, y la información está disponible casi en tiempo real.

  • Medidas interferométricas (las cuales proporcionan la mayor resolución conocida hoy en día) son descritas en el  capítulo 10 .
  • Posicionadores   para aplicaciones militares, se describen en el capítulo 9.3.1. Los dispositivos industriales de medida han sido desarrollados basados en los mismos principios de medida de distancias.
  • En el capítulo 7 se explica la baja divergencia de los haces láser r, lo cuál permite enviar un haz láser a distancias muy lejanas.
  • Medida de la distancia entre la Tierra y la Luna :


Una de las medidas precisas con un láser conocidas fue la medida de la distancia de la Tierra a la Luna. Los astronautas que aterrizaron en la superficie de la Luna, dejaron un rincón de un cubo  (un sistema de tres espejos perpendiculares que reflejan la luz en la misma dirección en la que llega). 
Un haz de láser de pulsos se envió desde la Tierra a la Luna y fue reflejado en este rincón de un cubo   hasta la Tierra. 
Se registró el tiempo de viaje del pulso láser. 
Ya que la velocidad de la luz (c) es conocida, la distancia pudo calcularse, con una precisión de decenas de centímetros (!).

2.4.2-PROCESADO DE MATERIALES:

El procesado de materiales incluye muchos tipos de procesos. A continuación se incluyen algunos de ellos:

  • Corte - El láser puede ser una precisa herramienta de corte. Los láseres de alta potencia se utilizan para cortar acero, mientras que otros láseres se usan para cortar tela, caucho, plástico, o algún otro material.
  • Soldadura - Se trata de la unión (fusión) de dos materiales. Mediante el calentamiento de los materiales cerca de la región de unión, los materiales funden localmente, y se unen.
  • Endurecimiento -  Mediante el calentamiento de áreas específicas del material, se pueden endurecer  muchos metales. Incluso se puede realizar  el endurecimiento local de una parte específica de una herramienta por irradiación local.
  • Fusión - La absorción de haces láser provoca un aumento de temperatura. Ya que se puede transferir  una gran cantidad de potencia a los materiales en un tiempo muy corto, la fusión se puede realizar  fácilmente.
  • Evaporación - Utilizada para la ablación de material (transferirlo a fase gas).
  • Fotolitografía - Especialmente en la industria de semiconductores. Pueden generarse formas muy delicadas en los materiales que se utilizan como máscaras en litografía. Los materiales especiales responden a la luz a una longitud de onda específica, cambiando sus propiedades. Por lo tanto es posible eliminar partes de material con una precisión muy alta (del orden de micras).
  • Medidas láser en 3-D - Con la ayuda de un láser de barrido, es posible obtener la información a cerca de la forma de un objeto en tres dimensiones, e introducirla en la computadora.
  • Estere litografía en 3-D - Es similar a la fotolitografía, pero se utiliza el laser  para generar una escultura tridimensional de la información almacenada en un computador.

La combinación de las dos aplicaciones anteriores permite la creación de modelos en 3-D. Incluso se han construido estatuas de personas con alta precisión utilizando estas técnicas.

2.4.3-SEÑALIZACIÓN DE LINEA RECTA:

Muchas aplicaciones cotidianas requieren una precisa línea de referencia para el alineamiento. 
Algunos ejemplos son:

  • Colocación de tubos de gas, agua, electricidad, etc.
  • Excavar túneles bajo tierra (tales como el que se construyó bajo el Canal de La Mancha entre Inglaterra y Francia).
  • Alineamiento de sistemas mecánicos.
  • Señalizar puntos para apuntar al radiación invisible de otro láser (como los láseres de Nd-YAG o de CO2). La radiación del láser visible se alinea paralela con la radiación invisible, de modo que la primera marca el lugar donde el haz invisible está apuntando.
  • Señalización de un plano de referencia para la construcción :

Utilizando un espejo vibrador (o rotatorio) para reflejar la radiación láser visible, se define un plano perfecto en el espacio. El espejo está vibrando a lo largo de un eje, de modo que la luz es reflejada en ángulos consecutivos continuamente, definiendo un plano perfecto.

2.5-APLICACIONEA MILITARES:

2.5.1-ARMAS:

Estos dispositivos de alta potencia se idearon para destruir los misiles de la URSS sobre sus lugares de lanzamiento, justamente después del mismo. Ya que los misiles portan armas nucleares, no debía permitirse que llegaran a estar sobre Europa o sobre los Estados Unidos. Destruyendo los misiles sobre la zona de lanzamiento, el mayor daño sería causado para el atacante, de modo que este sistema de defensa sería una amenaza para el atacante. 

2.5.2-INDICADORES LASER DEL BLANCO:

El láser se utiliza para marcar los objetivos de ataque por artillería "inteligente" y misiles guiados.

Las propiedades que hacen al láser atractivo como indicador láser son:

  • El haz láser avanza gran distancia en línea recta.
  • El haz láser se propaga a gran velocidad (velocidad de la  luz).
  • Es posible modular el haz láser para incluir información para la identificación.

Un soldado en tierra, o un vehículo aéreo se pueden utilizar para enviar un haz láser al objetivo. 
El láser está diseñado para enviar una serie de pulsos en un patrón específico (código) de pulsos de luz invisible. 
Los sistemas especiales de detección están codificados en este específico patrón de pulsos láser, y guían a las "Bombas inteligentes" hasta el objetivo marcado. 

2.5.3-CEGUERA:

Un proyecto simple y prometedor, que está siendo desarrollado en muchos lugares del mundo, es un sistema láser para dejar ciegos a soldados enemigos y a su equipamiento óptico.

La potencia requerida no es especialmente alta,debido a la elevada sensibilidad de nuestro sistema visual, y la de los sistemas ópticos de detección utilizados en el campo de batalla.