- Palma de Mallorca - Spain Semana de la Ciencia y la Tecnología 2010 Claudio R. Mirasso Instituto de Física Interdisciplinar.

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1 http://ifisc.uib-csic.es - Palma de Mallorca - Spain Semana de la Ciencia y la Tecnología 2010 Claudio R. Mirasso Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos Universitat de les Illes Balears Un invento que ha cambiado nuestras vidas “50 Años del Láser” 1/3102/06/2016 2:42:02

2 http://ifisc.uib-csic.es - Mallorca - Spain Connecting Science, Understanding Complexity. 38 científicos no españoles (15 paises) 4 Científicos visitantes larga duración 57 científicos a dedicación completa, 35 doctores 16 Permanentes: 9 UIB, 7 CSIC 15 Contractados postdoctorales 22 Becarios y contratados predoctorales Investigación Interdisciplinar desde de la perspectiva de los físicos Interdisciplinar : hacer investigación en las fronteras con disciplinas bien establecidas: biología, ecología, ciencias del mar o las ciencias sociales. IFISC, con sede en el campus de la UIB, es un centro mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de las Islas Baleares (UIB) 2/31

3 http://ifisc.uib-csic.es Si os pido que defináis: Todos nos pondríamos de acuerdo con las definiciones! Reproductor de DVD 50 Años del LáserTeléfono Ordenador 3/3102/06/2016 2:42:02

4 http://ifisc.uib-csic.es “El láser es una solución en busca de problemas” 50 Años del Láser ¿Qué es el láser? Theodore Maiman (1960) 4/3102/06/2016 2:42:02

5 http://ifisc.uib-csic.es ¿Qué es un láser? En la actualidad su definición nos resulta más evidente Un láser es una fuente de luz ¿Qué hace al láser diferente de otras fuentes de luz como bombillas, linternas o tubos fluoresentes? 50 Años del Láser 5/3102/06/2016 2:42:02

6 http://ifisc.uib-csic.es Los láseres tienen tres propiedades que los distinguen de la luz corriente 50 Años del Láser 6/3102/06/2016 2:42:02

7 http://ifisc.uib-csic.es Los láseres son de diferentes tamaños 50 Años del Láser 7/3102/06/2016 2:42:02

8 http://ifisc.uib-csic.es Pero si abrimos las cajas podemos encontrar que son muy diferentes en el interior Muchos de ellos son como cajas rectangulares o cilíndricas con cables y un agujero, en uno de los extremos, por donde sale la luz Algo tan pequeño como un grano de arena con un cable soldado 50 Años del Láser Un tubo de cristal con gas en el interior, dos contactos eléctricos y dos espejos 8/3102/06/2016 2:42:02 Una barra de cristal con un tubo de vidrio alrededor y dos espejos Un tubo de plástico con un líquido llamado colorante y dos espejos

9 http://ifisc.uib-csic.es Bombeo Material Activo Espej os Componentes básicos de láser 50 Años del Láser 9/3102/06/2016 2:42:02

10 http://ifisc.uib-csic.es A los láseres los podemos clasificar de acuerdo a: Eléctrico Óptico Baja Medio Alta W kW/ MW mW Gas Líquid o Sólido HeNe, CO 2, Argón Rubí, Semiconductor Colorante 50 Años del Láser 10/3102/06/2016 2:42:02

11 http://ifisc.uib-csic.es 50 Años del Láser Tipo de Láser Material Activo Bombeo Régimen de Operación Potencia Longitud de onda (nm) ColorNeodimioYagGasEléctricaPulsada Media/ Alta 266, 355, 532, 1064, 1320 Ultravioleta, Verde, Rojo NitrogenoGasEléctricaPulsada Media/ Alta 337Ultravioleta RubiSolidoÓpticaPulsada 347, 694 Ultravioleta, Rojo Gases Raros (Ar, Kr, Xe) GasEléctricaPulsada/Continua Media/ Baja 350, 457, 488, 514, 550, 647 Ultravioleta, Azul, Verde, Rojo Heliuo-NeónGasEléctricaContinuaBaja 534, 594, 611, 632, 1152, 1524 Verde, Rojo, Infrarrojo SemiconductorSolido Eléctrica/ Óptica Pulsada/ContinuaBaja 488, 635, 980, 1300, 1555 Azul, Verde, Rojo, Infrarrojo Titanio Safiro SolidoÓpticaPulsada/Continua Media/ Alta 670, 1100 Rojo, Infrarrojo CO 2 GasEléctricaPulsada/ContinuaAlta 9000, 11000 Infrarrojo Lejano Láseres y sus caracterísitcas 11/3102/06/2016 2:42:02

12 http://ifisc.uib-csic.es Breve historia sobre el Láser  1917 Albert Einstein propuso el mecanismo por el cual el láser existe: la emisión estimulada. 50 Años del Láser  Schawllow y Towns publican el primer artículo sobre el láser en 1958, simultáneamente con investigadores del Instituto Lebedev de Moscú. 12/3102/06/2016 2:42:02  El primer láser se puso en funcionamiento en 1960. Era una láser pulsante de cristal de rubí que emitía luz roja.  El láser y los premios Nobel. En los últimos 50 años se han otorgado 14 premios Nobel de Física, relacionados directa o indirectamente con el láser.

13 http://ifisc.uib-csic.es APLICACIONES 50 Años del Láser 13/3102/06/2016 2:42:02

14 http://ifisc.uib-csic.es 50 Años del Láser 14/3102/06/2016 2:42:02 Ha de usarse siempre con precaución

15 http://ifisc.uib-csic.es 50 Años del Láser 15/3102/06/2016 2:42:02 ¿Cuál es el futuro del láser?  Generación de Energía: El LLNL espera alcanzar en el 2012 energía suficiente para iniciar y mantener la fusión nuclear. 192 haces láser sobre una esfera de H de 4,5 mm pondrán a los átomos a T~10 6 ºC y P~10 9 at. Se tendría una fuente inagotable, limpia y eficiente de energia.  Almacenamiento de Información: La posibilidad de focalizar más y mejor el láser aumentará la capacidad de almacenar información. En un disco de ordenador podríamos almacenar todas las películas que se han hecho en la historia del cine en HD.  Imágenes Moleculares: Las imágenes de tumores actuales son estructurales. Gracias al láser se podrán obtener imágenes dinámicas de complejos procesos moleculares lo que nos permitirá ver como las células se comunican entre si.

16 http://ifisc.uib-csic.es 50 Años del Láser 16/3102/06/2016 2:42:02  Terapia foto-dinámica: Es una forma de quimio-terapia donde la droga se activa por luz. Una vez localizada la droga sobre el tejido cancerígeno, su actividad es iniciada interna o externamente con luz láser.  Láseres de pulsos ultracortos: Los nuevos láseres serán capaces de generar pulsos 1000 veces más estrechos que los actuales (10 -18 s; 1 trillonésima de segundo). Esto permitirá, por ejemplo, ver como se mueven los electrones en los transistores, posibilitando un mejor y más eficiente diseño.  Investigación el el IFISC: En el IFISC utilizamos redes de diodos láser para procesar información imitando a nuestro cerebro. El cerebro es extremadamente eficiente en tareas como reconocimiento de caras o voces. Esperamos que las redes de láseres puedan hacerlo tan bien o incluso mejor.

17 http://ifisc.uib-csic.es 50 Años del Láser 17/3102/06/2016 2:42:02

18 http://ifisc.uib-csic.es Hasta ahora hemos hablado acerca de las propiedades del láser, sus componentes, tipos de láseres, aplicaciones, pero no hemos dicho nada de como se genera la luz Os intentaré dar una idea sencilla de como el láser genera esa luz tan especial Para explicar que pasa dentro del láser debemos tener ciertos conocimientos sobre como interactúan la luz y los materiales 50 Años del Láser 18/3102/06/2016 2:42:02

19 http://ifisc.uib-csic.es L LL AS AS E ERRLL AS AS E ERR ER I G H T M P L I F I C A T I O N T I M U L A T E D M I S S I O N A D I A T I O N 50 Años del Láser “Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación” 19/3102/06/2016 2:42:02

20 La luz tiene un doble comportamiento: como onda y como partícula Propiedades de la luz 50 Años del Láser http://ifisc.uib-csic.es02/06/2016 2:42:0220/31 Longitud de onda 400 1,000,000,000 m = 0,004 mm 700 1,000,000,000 m = 0,007 mm

21 http://ifisc.uib-csic.es Propiedades de los átomos 50 Años del Láser 21/3102/06/2016 2:42:02

22 http://ifisc.uib-csic.es Emisión Espontánea Propiedades de los átomos 50 Años del Láser 22/3102/06/2016 2:42:02

23 http://ifisc.uib-csic.es Emisión Estimulada 50 Años del Láser 23/3102/06/2016 2:42:02

24 http://ifisc.uib-csic.es E1E1 E2E2 E3E3 EnEn Perturbation E1E1 E2E2 E3E3 EnEn Absorption Absorción y Emisión Espontánea E1E1 E2E2 E3E3 EnEn Emission h h 50 Años del Láser 24/3102/06/2016 2:42:02

25 http://ifisc.uib-csic.es E1E1 E2E2 E3E3 EnEn Perturbation E1E1 E2E2 E3E3 EnEn Absorption E1E1 E2E2 E3E3 EnEn Emission Absorción y Emisión Estimulada h h h 50 Años del Láser 25/3102/06/2016 2:42:02

26 http://ifisc.uib-csic.es Absorción Estimulada y Emisión Espontánea en una Colección de Átomos 50 Años del Láser Material Activo 26/3102/06/2016 2:42:02

27 http://ifisc.uib-csic.es Emisión Estimulada en una Colección de Átomos: Inversión de Población 50 Años del Láser Material Activo Bombe o 27/3102/06/2016 2:42:02

28 http://ifisc.uib-csic.es Emisión Estimulada en una Colección de Átomos en Presencia de Realimentación Óptica 50 Años del Láser Bombe o Material Activo 28/3102/06/2016 2:42:02

29 29/3102/06/2016 2:42:02

30 http://ifisc.uib-csic.es 50 Años del Láser 30/3102/06/2016 2:42:02 ¿Cómo sería nuestra vida sin el láser? Reflexión final: