El Laser

1. El Laser

2. Ing. Minerva Romero LL. Biofísica

3. HISTORIA Su origen inicia en 1916 cuando Albert Einstein estableció los fundamentos del laser. En 1953 Charles H. Townes y Leonard Schawlow construyeron el primer maser. Este dispositivo produce un haz coherente de microondas incapaz de funcionar en forma continua.

4. HISTORIA NicoláiBásov y AlekSandrPrójorop, obtienen un maser de luz continua. Townes, Básov y Prójorov, compartieron el premio novel de física en1964. Ellos son considerados los inventores del laser, el cual patentaron en 1960. En 1960 Teodore H. Maiman logró construir un laser utilizando como medio activo cristales de rubí. En ese mismo año, AlíJavan puso a funcionar el primer laser de gas utilizando una mezcla de Helio Neón. En 1962 Robert Hall inventa el laser semiconductor.

5. HISTORIA En 1977 se construye el primer laser de electrones libres. En 1980 Geoffrey Prent de la Universidad de Hull registra la primera emisión laser en el rango de los rayos x

6. . LASER CONCEPTO

7. LASER : CONCEPTO La sigla laser tiene el siguiente significado : L ...LUZ. A…AMPIFICACIÓN. S…ESTIMULACIÓN. E…EMISIÓN. R…RADIACIÓN. AMPLIFICACIÓN DE LUZ POR EMISIÓN ESTIMULADA PORRADIACIÓN.

8. LASER : CONCEPTO El laser se produce mediante un proceso de emisión espontánea, emisión estimulada y de absorción. EMISIÓN ESPONTÁNEA : El proceso es de emisión espontánea puesto que cuando un electrón es excitado y alcanza un nivel alto de energía , luego decae en un tiempo de 10 segundos, volviendo después a un nivel inferior con la emisión de un fotón, ó sea liberando la energía adquirida anteriormente, en forma de luz.

9. LASER: CONCEPTO EMISIÓN ESTIMULADA : Se produce cuando un átomo en estado excitado recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así retornar a un estado menos excitado. El átomo excitado es golpeado por un fotón con la energía de la transición permitida lo que hace que el átomo emita un fotón con la misma frecuencia, dirección y fase. Como en éste proceso, un fotón entra y salen dos, se genera una amplificación de luz, que Einstein predijo en 1917.

10. LASER : CONCEPTO ABSORCIÓN : Proceso mediante el cual un átomo absorbe energía y el sistema atómico se excita a un estado de energía más alto, pasando un electrón al estado meta estable.

11. Componentes principales 1. Medio activo para la formación del láser2. Energía bombeada para el láser3. Espejo reflectante al 100%4. Espejo reflectante al 99%5. Emisión del rayo láser

12. Características del laser • El láser se caracteriza por ser una luz : • Coherente con la misma frecuencia, fase y dirección. • Unidireccional. • Monocromática.

13. CLASIFICAION DE LASERES

14. Clasificación según su : • Medio activo. • Longitud de onda. • Densidad de potencia. • Tiempo de funcionamiento.

15. Clasificación según su medio activo. • Pueden ser de : • Soluciones líquidas. • Cristales. • Gases. • Electrones libres. • Semiconductores.

16. Láser líquido Los medios más comunes en los láseres líquidos son tintes orgánicos contenidos en recipientes de vidrio. Se bombean con lámparas de destello intensas cuando operan por pulsos. La frecuencia de un láser de colorante sintonizable puede modificarse mediante un prisma situado en la cavidad del láser

18. Según su medio activo • Láser de estado sólido Los medios más comunes en los láseres de estado sólido son varillas de cristal de rubí ó vidrios y cristales con impurezas de neodimio. Los láseres de estado sólido proporcionan las emisiones de mayor energía.

19. Normalmente funcionan por pulsos. Se han logrado pulsos de sólo 1,2 × 10-14 segundos. El bombeo se realiza mediante luz de tubos de destello de xenón, lámparas de arco o lámparas de vapor metálico. Estánconstruidos con cristales sólidos como el rubí o titanio, estos se utilizan en la industria, medicina y aplicaciones científicas.

20. Láser de estado sólido APLICACIONES • Espectroscopía, velocimetría fotoquímica, fotoacústica, • diagnóstico de plasma, Fluorescencia inducida por láser óptica no lineal. Industriales: perforado, grabado y marcado.

21. Láser de gas En los láseres de este tipo el haz es producido en un gas ó mezcla de gases como argón y helio. El láser de argón es de media potencia y se emplea mucho en medicina.

22. El medio de un láser de gas puede ser un gas puro, una mezcla de gases o incluso un vapor metálico, y suele estar contenido en un tubo cilíndrico de vidrio o cuarzo. En el exterior de los extremos del tubo se sitúan dos espejos para formar la cavidad del láser. Los láseres de gas son bombeados por luz ultravioleta, haces de electrones, corrientes eléctricas o reacciones químicas.

23. El láser de helio-neón resalta por su elevada estabilidad de frecuencia, pureza de color y mínima dispersión del haz. Los láseres de dióxido de carbono son muy eficientes, y son los láseres de onda continua más potentes.

24. Láser de Gas

25. Láser de electrones libres Los láseres de electrones libres son fuentes muy flexibles de la radiación coherente, debido a su amplia gama ajustable y alto brillo. El mecanismo físico que produce la emisión coherente en un láser de electrón libre, es la interacción entre un haz electrónico relativista y un campo magnetos tatico

26. Láser semiconductor • Son los más compactos.El arseniuro de galio es el semiconductor más usado. Los láseres de semiconductores se bombean mediante la aplicación directa de corriente eléctrica .

28. Láser semiconductor bombeado ópticamente • Longitud de onda : 488 nm • Potencia: 20 mW • Aplicaciones: Instrumentación biomédica, inspección de semiconductores, imagen de fluorescencia, citometría,comunicaciones, reprografía.

29. Clasificación según su longitud de onda • Hay láseres en la región de : • Los microondas. • Los rayos infrarrojos. • La luz visible. • Los rayos ultravioleta y • Los rayos x.

30. Los láseres pueden emitir radiación en un amplio intervalo de longitudes de onda, con potencias o energías de salida muy variables y con una distribución temporal que puede ser continua o en pulsos. Además las distintas aplicaciones, condicionan el tiempo de exposición, que es un factor clave para determinar el riesgo.

31. Clasificación según su densidad de potencia : baja densidad de potencia y de alta densidad de potencia. • Los de baja densidad de potencia se utilizan para el diagnóstico y son por ejemplo de : • GaAlAs • GaAs • HeNe • También son terapéuticos cuyo efecto es analgésico, antiinflamatorios y bioestimulante.

32. Clasificación según su densidad de potencia : alta densidad de potencia. • Estos son láseres quirúrgicos utilizados en tejidos blandos y duros como por ejemplo los de CO2 y los de erbio (Er). Su efecto es antibacteriano.

33. Potencia intermedia:   Láseres con potencia de <5mW, cuya visión directa del haz es potencialmente peligrosa. Es utilizado en algunos escáneres láser y copiadoras láser. • Láseres con potencia: entre 5 y 500nm : Estos son potencialmente peligrosos, si un haz directo es mirado por el ojo no protegido, se usa en espectrometría y en luces de espectáculos de entretenimiento.

34. Potencia alta:   Láseres que también pueden producir reflexiones difusas peligrosas (>500mW). Pueden causar daños sobre la piel y pueden también constituir un peligro de incendio. Su utilización precisa una extrema precaución.

35. Clasificación según el tiempo de funcionamiento • Los láseres pueden ser : • Continuos y • Pulsados.

37. Láser semiconductor bombeado ópticamente • Longitud de onda : 488 nm • Potencia: 20 mW • Aplicaciones: Instrumentación biomédica, inspección de semiconductores, imagen de fluorescencia, citometría,comunicaciones, reprografía.

38. APLICACIONES DEL LASERE

39. Aplicaciones del láser • Entre las aplicaciones mas exitosas del láser en cirugía se destacan las siguientes : • CIRUGÍA GINECOLÓGICA, Los cánceres de la vagina y del útero se ubican mejor con un bisturí láser que destruye las células malignas sin provocar ningún sangrado. • La mayoría de los láseres usados en cirugía son de bióxido de carbono.

40. Aplicaciones del láser en medicina • OPERACIÓN DE GARGANTA Y DEL OÍDO • La garganta y el oído son órganos muy delicados que son susceptibles de lastimarse con la cirugía convencional. Con el láser se pueden cortar ó cauterizar zonas pequeñísimas de éstos órganos sin dañar el resto. • En éste tipo de intervenciones el láser más usado es el de argón.

41. Aplicaciones del láser en medicina • CiRUGÍA OFTÁLMICA • La diabetes, con el tiempo, tiene una gran propensión a provocar una degeneración de la retina del ojo, llamada retinopatía diabética, la cual es la causa número uno de ceguera. • En ésta enfermedad se proliferan vasos sanguíneos en la retina, que se rompen debido a su fragilidad. • La función del láser de argón, es foto coagular ésos vasos. • Hay láseres en la región de : • Los microondas. • Los rayos infrarrojos. • La luz visible. • Los rayos ultravioleta y • ESCRIBIRLAS.

42. Aplicaciones del láser en medicina • CIRUGÍA OFTÁLMICA • El láser es un avance en la cirugía refractiva por su rápida recuperación visual, la ausencia de molestias y la brevedad del tratamiento postoperatorio. • El láser corrige miopías, hipermetropía, astigmatismo y presbicia entre otros.

43. Aplicaciones del láser en medicina • DESTRUCCIÓN DE ÚLCERAS HEMORÁGICAS • La observación a través del endoscopio y el láser, es la combinación ideal para la coagulación de las úlceras hemorrágicas. • Los láseres más usados son el de neodimio y el de argón.

44. Aplicaciones del láser en medicina • CICRATIZACIÓN RÁPIDA DE HERIDAS • La exposición prolongada a la luz de un láser de baja potencia como el de helio-neón ó el de argón puede ayudar a la cicatrización y endurecimiento de heridas ulcerosas pequeñas.

45. Aplicaciones del láser en medicina • CIRUGÍA DE TUMORES CANCEROSOS • Para ésta intervención, al paciente con cáncer se le inyecta un colorante que ha sido seleccionado de tal manera que sea absorbido perfectamente por las células cancerosas • Posteriormente, se ilumina la región donde está el tumor, con un láser de alta potencia. La luz del láser es de tal color que es absorbido de manera especial por las células coloreadas, es decir, por las cancerosas, destruyendo el tejido maligno sin afectar el tejido sano.

46. Aplicaciones del láser en medicina • También se aplica el láser en cirugías para : • El rejuvenecimiento facial. • Eliminación de tatuajes. • Eliminación de manchas. • La calvicie y la • Depilación.

47. Aplicaciones del láser en la investigación científica • Los láseres se emplean para : • Detectar los movimientos de la corteza terrestre. • Efectuar medidas geodésicas. • Detectar contaminación atmosférica. • Medir la distancia entre la tierra y la luna. • Experimentos de relatividad. • Medir la velocidad de la luz. • Estudiar estructuras moleculares, entre otros.

48. Aplicaciones del láser en la industria • Una de las primeras aplicaciones del láser en la industria fue en : • 1969, se realizaron soldaduras de chapas, en la fabricación de automóviles • 1985, se fabricaron discos compactos con láseres de baja densidad que también permiten bajar archivos musicales del computador. • 1994, en el Reino Unido se utiliza la tecnología láser en cinemómetros para detectar conductores con alta velocidad.

49. Aplicaciones del láser en comunicaciones • La luz láser puede viajar largas distancias por el espacio exterior con una pequeña reducción de la intensidad de la señal. • Debido a su alta frecuencia, la luz láser puede transportar, por ejemplo 1000 veces más canales de televisión de lo que transportan las microondas, por lo cual resultan ideales para las comunicaciones espaciales.

50. Aplicaciones del láser en comunicaciones • Se han desarrollado fibras ópticas que transmiten luz láser para la comunicación terrestre, en sistemas telefónicos y redes de computadoras. • La luz láser simplifica el registro de un holograma, a partir del cual puede construirse una imagen tridimensional mediante un rayo láser. • ESCRIBIRLAS.