Láseres Gaseosos Atómicos Adalberto Alejo Molina Física de Láseres Primavera 2004

Contenido Láseres Gaseosos Láser He-Cd Láser de Átomos Primavera 2004

Láseres Gaseosos Muchos elementos en estado gaseoso pueden emplearse para producir acción láser El medio activo es un gas a baja presión El primer láser de gas fue construido por Javan, Bennett y Herriott Primavera 2004

Tipos de Láseres Atómicos Láseres de Átomos Neutros –He-NeHe-Ne –He-CdHe-Cd –Vapor Metálico (Pb, Cu, Au, Ca, Sr)Vapor Metálico Láseres de Iones –Gases Nobles (Kr +, Ar + )Ar + –Vapor de Iónicos Metálicos (Sn, Pb, Zn, Cd)Vapor de Iónicos Metálicos Primavera 2004

Tipos de Láseres Atómicos Láser de Átomos (BEC) Primavera 2004

Láser de He-Cd Fue reportado por Fowles y Silfvast en 1965 Su funcionamiento es similar al de He-Ne El medio láser es el Cd Puede emitir en 12 longitudes de onda Potencias típicas entre 50 y 100 mW Primavera 2004 Configuración típica de un láser de gas

Problemas Prácticos Alta temperatura en el reservorio Distribución homogénea y presión adecuada en el tubo de descarga “Cataphoresis” Primavera 2004

Láser de He-Cd Primavera 2004 Láser CW de 20mW centrado en 325nm

Aplicaciones Fabricación de redes holográficas Impresoras Espectroscopía Metrología Primavera 2004

Condensado de Bose-Einstein Para obtener un BEC es necesario tener una temperatura de decenas de nanokelvin A 50 nK casi todos los átomos están en el mismo nivel cuántico. Esto significa que todos los átomos son absolutamente iguales Los átomos están todos en el mismo lugar. Es decir, pierden su identidad individual y se juntan en una masa común Primavera 2004

Láser de Átomos No existe una definición rigurosa para este tipo de láser Emite ondas de materia en vez de ondas electromagnéticas El haz es coherente Primavera 2004

Partes de un Láser de Atómos Cavidad Medio activo Extracción parcial Primavera 2004

Características Es monomodo Sólo existe del tipo pulsado Los átomos se propagan de acuerdo con una ecuación de onda El límite por difracción en óptica corresponde al principio de incertidumbre de Heisemberg Primavera 2004

Coherencia Se pensaba que las colisiones entre átomos y el gas de fondo destruian la coherencia Sin embargo, un BEC es altamente coherente Investigadores del MIT demostraron experimentalmente la coherencia Primavera 2004

Coherencia Primavera  m a. (b.) Separación inicial de 32  m (37  m), el espacio entre franjas es de 20  m (15  m).

Láser de Átomos vs Láser de Fotones Los fotones pueden ser creados, los átomos no Los átomos interactúan entre sí Los átomos son partículas masivas El nivel que ocupan es el más bajo posible BEC está en equilibrio térmico Primavera 2004

Aplicaciones No existen aplicaciones comerciales principalmente debido a que este láser requiere ultra-alto vacío y temperatura de nanokelvin. Sin embargo, puede encontrar muchas aplicaciones en investigación básica: relojes atómicos, óptica atómica, medición de constantes fundamentales, litografía y en nanotecnología. Primavera 2004

Referencias Douglas C. Sinclair and W. Earl Bell, Gas Laser Technology, Holt, Rinehart and Winston, Inc. Orazio Svelto, Principles of Lasers, Plenum Press M. O. Mewers et al., Phys. Rev. Lett. 78, 582 (1997) Barbara Goss Levi, Physics Today 50, 17 (1997) laser_97/atomlaser_comm.htmlhttp://cua.mit.edu/ketterle_group/Projects_1997/atom laser_97/atomlaser_comm.html Primavera 2004

BEC Primavera 2004