Estudio y caracterización de sistemas láser

Abstract

En este trabajo se ha abordado el estudio de los sistemas láser. Partiendo desde cero y junto a la premisa "las partículas bosónicas pueden coexistir en el mismo estado" , se construye con todo detalle una teoría que permite aprovechar un fenómeno artificial y no tan artificial, pues en extrañas ocasiones en la naturaleza se encuentran láseres no artificiales (como es el caso del megamaser "Nkalakatha" , palabra isiZulu que significa "gran jefe" , situado a 5,000 millones de años luz de la Tierra). Fenómeno artificial es la inversión de población para dar lugar a la emisión de luz colimada, coherente y monocromática. Empezando por construir desde cero la estadística de Bose-Einstein y luego particularizándola para el gas de fotones se llega a una expresión que describe la densidad volumétrica de energía por unidad de frecuencia. Seguidamente se introducen los coeficientes de absorción y emisión y se plantea la inversión de población como un estado del sistema inestable del cual se puede obtener luz láser. Tras esto se comenta de manera resumida los tipos de láseres artificiales más comunes que existen.

The subject developed in this memoir deals with the understanding of the physical principles that support the system called laser. Starting from scratch and with the premise "bosonic particles can coexist in the same state" , a theory is built in great detail that allows taking advantage of an artificial phenomenon (and not so artificial, because on rare occasions in nature there are found non-artificial lasers, such as the megamaser "Nkalakatha" , an isiZulu word meaning "great chief" , located 5,000 million light years from Earth) as is the population inversion to give rise to a collimated light emission, coherencet and monochromatic. Starting by constructing the Bose-Einstein statistic from scratch and then particularizing it for the gas of photons, we arrive at an expression that describes the volumetric density of energy per unit frequency. Next, the absorption and emission coefficients are introduced and the population inversion is considered as an unstable state of the system from which laser light can be obtained. After this, the most common types of artificial lasers developed so far are briefly discussed.