Láseres Gaseosos Atómicos
description
Transcript of Láseres Gaseosos Atómicos
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-Ne– He-Cd– Vapor Metálico (Pb, Cu, Au, Ca, Sr)
• Láseres de Iones– Gases Nobles (Kr+, Ar+)– Vapor de Iónicos Metálicos (Sn, Pb, Zn, Cd)
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 2004
50 ma. (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)• http://cua.mit.edu/ketterle_group/Projects_1997/atom
laser_97/atomlaser_comm.html• http://www.um.es/LEQ/laser/
Primavera 2004
BEC
• http://www.maloka.org/f2000/bec/
Primavera 2004