• ¿Qué es la emisión espontánea y qué es la emisión estimulada?

Los átomos absorben energía, la mantienen durante un cierto tiempo y se des excitan recuperando su estado original, una de las formas en que devuelven su energía absorbida es mediante los fotones (luz). A este proceso se lo llama emisión espontánea y su característica mas importante es que la emisión es desordenada; cada átomo emite fotones independientemente de los demás, en cualquier dirección y dentro de un cierto intervalo de tiempo. Cuando un fotón emitido espontáneamente por un átomo (fotón incidente) interactúa con otro átomo excitado en igual forma que el primero, puede obligar al átomo a des excitarse emitiendo un nuevo fotón (foton estimulado). En este caso el fotón tiene las mismas características que el primero: se emite en la misma dirección en que venia el incidente y tiene su misma energía (o sea el mismo color). Este proceso se llama emisión estimulada de radiación.

 

 

• ¿Qué produce la emisión estimulada y qué ocurre si este proceso sigue y se lo logra amplificar?

La emisión estimulada emite un fotón estimulado que tiene las mismas características que el fotón incidente: misma dirección y color. Se produce una amplificación de la luz en una dirección y un color determinado; si se logra amplificar suficientemente este proceso, venciendo así la emisión espontánea, se obtendría una fuente de luz monocromática y direccional de muy alta intensidad. Se dice que hay que vencer a la emisión espontánea ya que en cualquier fuente de luz hay mayor cantidad de fotones espontáneos que fotones estimulados.

 

 

•  ¿Cómo se obtiene la luz láser?

El medio activo se lo excita, en los extremos hay espejos que hacen rebotar la luz para que vuelvan al medio excitado. Los fotones que rebotan se encuentran con los átomos estimulándolos y amplificando su luz. Uno de los espejos deja salir parte de la luz al exterior y cuando la emisión estimulada aumenta de golpe se produce la luz láser.

 

 

 

3. Usos del láser- Nuevas tecnologías

 

Hoy en día los laceres se encuentran en muchos y muy variados usos difundidos a través de nuestra civilización mundial. Estos incluyen usos médicos, industriales y militares. Por ejemplo en la rama de la medicina, los vemos cada día en mayor uso como bisturís láser para la cirugía en los tratamientos de las enfermedades de la piel y para mejoras cosméticas, y ablación con láser para la corrección de la visión. Los ejemplos industriales incluyen maquinas láser para hacer cortes, hológrafos láser para almacenar información, dispositivos láser para hacer medidas en la fabricación de materiales. En el ámbito militar, los laceres se están usando como medidores de distancias y para precisar blancos.

 

 

• Aplicaciones a la medicina.

 

Con haces intensos y estrechos de luz láser es posible cortar y cauterizar ciertos tejidos en una fracción de segundo sin dañar el tejido sano circundante. El láser se ha empleado para soldar la retina, perforar el cráneo, reparar lesiones y cauterizar vasos sanguíneos. También se han desarrollado técnicas láser para realizar pruebas de laboratorio en muestras biológicas pequeñas.

 

 

• Efectos más usados en medicina.

 

Sin duda el campo de la medicina en donde mas uso se le da al láser es la oftalmología. La ventaja  de la luz coherente es que es un medio muy efectivo para transportar energía a un punto especifico. Gracias a que muchas estructuras del ojo son transparentes para la luz visible, el láser se convierte en una excelente herramienta para el oftalmólogo. Existen varios usos para los laceres en oftalmología, que básicamente dependen de la forma como estos afecta los tejidos y se resumen en los siguientes:

Foto coagulación: algunos tipos de láser de baja potencia producen una quemadura controlada en el tejido especifico para el cual están diseñados. Este es el caso del láser Argon para la o el láser Holmium para la córnea.

El láser Argon se utiliza para tratar lesiones en la retina o para eliminar porciones enfermas de la retina que pueden estar afectando la retina sana. El láser Holmium actúa sobre la cornea produciendo pequeñas quemaduras que al ser adecuadamente colocadas la incurvan para corregir la hipermetropía.

Foto ablación: los laceres de potencia intermedia logran romper uniones moleculares y evaporar el tejido sobre el cual actúan. El láser Excimer de Argon-Fluor es el mas utilizado en oftalmología de este grupo. Este tipo especifico de láser es absorbido por la cornea y permite tallarla para modificar su poder refractivo. Por esto se utiliza en cirugía refractiva para corregir miopía, hipermetropía y astigmatismo.

Foto disrupción: el YAG láser es el mejor ejemplo para este tipo de acción. La alta potencia de este láser permite ionizar el tejido al punto de romper sus átomos y convertirlo en plasma (libera mucha energía en muy poco tiempo). Este tipo de láser debe ser cuidadosamente enfocado sobre la estructura que se quiere perforar. Es especialmente útil para perforar la cápsula del cristalino cuando esta se pacifica después de la cirugía de catarata o para perforar el iris para curar y prevenir el glaucoma por cierre angular.

 

 

• Bisturí - Láser.

 

Excimer: es una contracción de las dos palabras EXCIted y diMER. El dimer se refiere a las moléculas Fluoruro- Argón en el estado alterado. Este dimer no existe en la naturaleza en estado no- alterado; en el estado no- alterado, los átomos de Argon y Fluor no están mezclados. El gas fluor es un halógeno y el gas Argon es un gas raro o inerte. Por tanto el excited dimer consiste de átomos de Argon y Fluoruro tecnológicamente mezclados en un estado temporal altamente alterado para formar un raro gas haluro diatópico. El descenso de estas inestables moléculas a un estado estable da como resultado la emisión de un foton de luz ultravioleta altamente energético. La onda de longitud de emisiones del Argon- Fluoruro Exited Dimer es de 193 nanómetros (193nm) (un nanómetro es una millonésima de metro). Las emisiones del excimer están en un tren de pulsos individuales, típicamente 10 nanosegundos (10 X 10- 9 segundos) de largo, con una frecuencia de repetición de pulso de hasta 50 hertz (Hz), o 50 pulsos por segundo (Hertz en la unidad internacional de frecuencia, igual a un ciclo por segundo). La frecuencia típica de pulso es de 10 pulsos por segundo, o 10 Hz provenientes del láser Excimer. El láser Eximer Argon- Fluoruro es una innovación revolucionaria y tratamiento de avanzada modalidad en un intento de corregir miopía, hipermetropía y astigmatismo, así como que queratectomia superficial para eliminar cicatrices corneales y superficies corneales irregulares. Cuando el láser Eximer es usado en remodelación corneal para corregir errores refractivos, rompe los lazos moleculares carbón a carbón del tejido corneal por el efecto fotoquímico llamado foto ablación.

 

Este efecto de foto ablación es extremadamente superficial. Un mínimo de daño térmico es creado por el Láser Excimer ultravioleta, a diferencia de los laceres tradicionales en los cuales el calor producido causa efectos dañinos al tejido circundante. El pulsante láser Excimer remueve el tejido en capas microscópicas, no dejando virtualmente ninguna lesión térmica adyacente. El lazo carbón a carbón que mantiene unida la mayor parte del tejido tiene un tope de energía de 3 voltios electrones. Si un foton láser Eximer fuera introducido, puede literalmente estallar ese lazo.. la energía- foton, o energía foton Eximer es de 6,4 voltios electrones, o 10-15 mili julios por foton. Un pulso láser contiene muchos fotones. Un pulso láser Excimer contiene 2,5 x 1016 fotones. Por tanto la energía por pulso en el ojo es igual a los 10-15 mili julios (energía de un solo foton) multiplicado por 2,5 x 1016 (numero de fotones en un pulso) lo que equivale a 25 mili julios (mj). Estos fotones eximer son como tijeras fotones rompiendo los lasos carbón a carbón del tejido corneal. Por lo tanto el foton Eximer es increíblemente energético, teniendo tres veces tanta energía como el foton láser YAG y mas de dos veces la energía del foton láser Argon. El termino que ha sido creado para el efecto láser Excimer sobre el tejido es FOTO ABLACIÓN. La clave para el láser Excimer es la corta duración de pulso con fotones de alta energía, con la posibilidad de concentrar gran numero de estos fotones sobre el tejido para romper el lazo carbón a carbón que mantiene unida el tejido.

Por primera vez se encuentra disponible para los cirujanos un sistema de no tocar con el resultado final de una fracción de una micra (micra equivale a un un-milésimo de milímetro). Así, sin tocar el ojo, el Excimer puede cambiar y esculpir la cornea con increíble exactitud sin ningún daño colateral dirigido a los bordes de la capa afectada. No existe ningún efecto mecánico importante a las capas circundantes, ni existe ningún rompimiento del tejido como con el uso de cuchillo, hoja o bisturí.

 

• as ópticas.

 

Las fibras ópticas son conductos rígidos o flexibles, de plástico o de vidrio, que son capaces de conducir un haz de luz inyectado en uno de sus extremos, mediante sucesivas reflexiones que lo mantienen dentro de si para salir por el otro. Es decir es una guía de onda y en este caso la onda es de luz. Las aplicaciones son muy diversas yendo desde la transmisión de datos hasta la conducción de la luz solar hacia el interior de edificios o hacia donde pudiera ser peligroso utilizar la iluminación convencional por presencia de gases explosivos. También es utilizada en medicina para transmitir imágenes desde dentro del cuerpo humano.

Tipos de cable de fibra óptica: el cable de fibra óptica se constituye principalmente de un núcleo rodeado de un revestimiento. La diferencia entre sus índices de refracción es lo que hace que el haz de luz se mantenga dentro del núcleo (siempre que el haz haya entrado con el ángulo apropiado).

Entonces habrá cables con:

• Núcleo y revestimiento de plástico.

• Núcleo de vidrio y revestimiento de plástico.

• Núcleo y revestimiento de vidrio.

Los conductores de fibra óptica comúnmente utilizados en transmisión de datos son de un grosor comparable a un cabello, variando el núcleo entre los 8 y los 10 micrones, y el revestimiento entre 125 y 140 micrones.

 

Transmisión por Fibras Ópticas: la transmisión por FO consiste en convertir una señal eléctrica en una óptica, que puede estar formada por pulsos de luz (digital) o por un haz de luz modulado (analógica). La señal saliente del transmisor, se propaga por la fibra hasta llegar al receptor en el cual se convierte la señal nuevamente en eléctrica.

 

• Virtudes en la industria: usos, ventajas.

 

Es posible enfocar sobre un punto pequeño un haz de láser potente, con lo que se logra una enorme  densidad de energía. Los haces enfocados pueden calentar, fundir y vaporizar materiales de forma precisa. Por ejemplo, los laceres que se usan para taladrar diamantes, modelar maquinas herramientas, recortar componentes microelectrónicos, calentar chips semiconductores, cortar patrones de moda, sintetizar nuevos materiales o intentar inducir la fusión nuclear controlada. El potente y breve pulso producido por un láser también hace posibles fotografías de alta velocidad con un tiempo de exposición de algunas millonésimas de segundo. En la construcción de carreteras y edificios se utilizan laceres para alinear las estructuras.

 

• Metrología con láser, usos.

 

Los laceres se emplean para detectar los movimientos de la corteza terrestre y para efectuar medidas geodésicas. Para determinar con precisión la distancia entre la tierra y la luna, se pueden medir velocidades, como para el viento.

 

• Lidar, algunas explicaciones.

 

El estudio de la atmósfera desde el suelo mediante poderosos rayos láser es una técnica en auge. Los instrumentos llamados Lidar ( Light Detection and Ranging) se han estado usando durante años con un éxito considerable. Capitalizando su potencial, ahora podrían ser instalados en el espacio para una tarea de gran interés e importancia.

Científicos creer que instalados en una orbita terrestre, podrían ser empleados como si fueran un radar. En ellos las tradicionales microondas se verían sustituidas por la luz coherente del láser, aumentando la calidad de las observaciones y realizando otras que de otro modo no serian posibles. Su principal objetivo seria la medición de los vientos a escala global, proporcionando patrones de comportamiento muy útiles para determinados sectores económicos. Solo en lo que se refiere a las líneas aéreas, el conocimiento de las fuerza del viento permitiría ahorrar entre 100 y 200 millones de dólares al año, ya que los pilotos podrían evitar volar contra este, con el consecuente ahorro de combustible.

En la actualidad, satélites como el QuickSCAT ya ofrecen imágenes de radar de microondas de los vientos atmosféricos, pero ello se aplica solo a las corrientes mas próximas al suelo. Un vehículo equipado con un sistema de Lidar ampliaría esta información a altitudes superiores, como las utilizadas por los aviones. Los mismos aviones podrían ser dotados de censores Lidar. Se podría así detectar con mayor antelación las habituales turbulencias o golpes de viento que suelen afectar a la comodidad del pasajero. Se han dado casos de pasajeros heridos e incluso muertos debido a estos episodios. Las victimas no utilizaban el cinturón de seguridad y chocaron contra el techo o un objeto les golpeo fatalmente la cabeza.

Los lidar serán asimismo muy útiles para la vigilancia del flujo de agua en los ríos, para mejorar las predicciones meteorológicas e incluso para entender mejor los fenómenos. El instrumento funciona mediante el envió de pulsos de luz láser a través de la atmósfera. Estos pulsos son detectados tras ser reflejados por el polvo u otras partículas en suspensión en el aire (aerosoles). El tiempo transcurrido entre el pulso y el eco determina la distancia, y el cambio de color de la luz caracteriza la velocidad de las partículas a lo largo de la línea de visión del láser. A partir de estos resultados se puede calcular la verdadera velocidad y dirección del viento.

 

 

 

USOS DE LA LUZ LASER

 

• FOTOGRAFIA Y ARTE

• HOLOGRAFIAS Y SUS APLICACIONES

• ESPECTACULOS DE LUZ Y SONIDO

• SOLDADURA DE METALES Y DIVERSOS MATERIALES

• TALADRO Y CORTE DE DIFERENTES MATERIALES

• CORTADO Y COSTURAS DE TELAS

• USOS MILITARES

• SISTEMAS DE IMPRESIÓN

• SISTEMAS DE VIGILANCIA Y SEGURIDAD.DETECCION DE MOVIMIENTOS.

• SISTEMAS DE MEDICION

• SISTEMAS DE ALINEACION

• SISTEMAS DE NAVEGACION-GIROSCOPO LASER-

• SISTEMAS DE COMUNICACIÓN

• SISTEMAS DE MEDICION DE CONTAMINACION

• SISTEMAS DE FACTURACION POR CODIGO DE BARRAS

• LECTORAS LASER

• CIRUGIAS SIN SANGRE-FOTOGOAGULACION

• MICROCIRUGIAS

• ELIMINACION DE TATUAJES

• USOS EN DERMATOLOGIA

• USOS EN ODONTOLOGIA,SOLDADURA DE PROTESIS.