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Medio siglo más tarde del desarrollo del Laser, una nueva tecnología relacionada, llamada saser o bien Laser sonoro, evoluciona a grandes pasos. Este hermano acústico del Laser está, en verdad, en la agenda de estudiosos y tecnólogos, y tal vez en ciertos años tenga ya aplicaciones comerciales.

Los Laseres tradicionales operan con ondas lumínicas. Hace apenas cuarenta años, muchos pensaron que estos instrumentos serían inútiles Se confundieron de forma grosera, puesto que el día de hoy son una parte de nuestra vida rutinaria. Si bien no los veamos, se hallan en reproductores de CD y DVD, punteros, lectores de códigos de barras en supermercados, máquinas para corte de materiales en factorías, operaciones de la vista, y muchas otras aplicaciones

SASER es una inicial inglesa que significa: Amplificación de Sonido por Emisión Estimulada de Radiación. Sabemos que el sonido viaja en bultos de energía que los estudiosos llaman "fonones", por analogía con los "fotones", bultos de energía lumínica. En un saser, los fonones emitidos son congruentes, o sea, tienen exactamente el mismo tono (frecuencia) y se mueven al tiempo (idéntica fase). Son como hermanos gemelos que se multiplican efectuando cada vez más y más copias perfectas de sí. Esta autoreplicación fue pronosticada por Einstein en mil novecientos diecisiete, que la llamó "emisión estimulada". Fue el físico argentino Enrique Gaviola quien efectuó la primera prueba experimental de la emisión estimulada en mil novecientos veintiocho. Entonces hubo que aguardar hasta mil novecientos sesenta a fin de que Theodore Maiman desarrollase su primordial aplicación tecnológica: el primer Laser óptico.


Estudiosos del Instituto Tecnológico de California (CALTECH) y de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido reportaron un concluyente progreso cara a la construcción de los saseres. En la reputada gaceta Physical Review Letters exhibieron las primeras evidencias experimentales serias de emisión congruente de fonones. El sonido resultante tiene una frecuencia tan alta que resulta imperceptible, mas la hace potencialmente útil para aplicaciones industriales y científicas.

Lo que pocos conocemos es que esas investigaciones están basadas en el trabajo teorético fruto de la cooperación entre estudiosos argentinos, brasileños y rusos en la década del noventa.

Los primeros diseños, en los que una corriente eléctrica provee la energía precisa para nutrir el saser, fueron propuestos por nuestro conjunto de investigación en la Facultad de Matemática, Astronomía y Física en cooperación con el conjunto de Sergio Makler en Niteroi, Brasil. En ese mecanismo, la corriente circula por un arreglo de delgadas láminas de diferentes materiales semiconductores.

Entre las aplicaciones potenciales del saser se puede mentar la obtención de imágenes de escala nanométrica (una mil millonésima de metro), que resulta inalcanzable para microscopios ópticos. Asimismo podría tener esenciales aplicaciones médicas, en tanto que es posible conseguir una alta concentración de energía focalizando ondas sonoras, al igual que ocurre con la destrucción de cálculos nefríticos por litotricia.


Horacio Pastawski y Luis Foá Torres
Fuente: archivo PDF

El átomo está integrado por un núcleo, formado por un conjunto de protones y neutrones, y por una serie de electrones emplazados a determinada distancia, alrededor del núcleo. Electrones, protones y neutrones son las tres partículas básicas. Los electrones poseen una masa muy pequeña y carga negativa. Por su parte, protones y neutrones tienen aproximadamente la misma masa, pero mientras los primeros poseen carga eléctrica positiva, los neutrones carecen de carga.

Los electrones del átomo, cuya energía depende de su distancia al núcleo, pueden encontrarse en estado excitado —con una energía superior a la normal— o en reposo. En el estado excitado, el electrón almacena una determinada proporción de energía.

En virtud del llamado proceso de absorción, cuando un fotón —recordemos que las ondas de luz también se denominan fotones— choca con un electrón no excitado, puede hacer que pase al estado de excitado. Habitualmente, un electrón que resulta excitado, al cabo de un tiempo pasa nuevamente al estado de reposo, emitiendo al pasar un fotón. Este fenómeno, conocido como emisión espontánea, es el que tiene lugar, por ejemplo, en el Sol o en las bombillas.

Ahora bien, un electrón puede ser inducido a liberar su energía almacenada. Si un fotón pasa al lado de un electrón excitado, éste retorna al estado no excitado a través de la emisión de un fotón de luz igual al que pasó junto a él inicialmente. Este proceso se conoce como emisión estimulada y constituye el fundamento del láser.


Las tres características que diferencian el rayo láser de la luz del Sol o de la generada por una bombilla, es que aquél es un haz de luz monodireccional, monocromático y coherente.

Los emisores de luz despiden millones de ondas, que pueden tener idéntica dirección o poseer direcciones distintas. La bombilla es un emisor de luz omnidireccional, frente al láser, que es monodireccional. En cuanto a la característica del monocromatísmo, el color de una luz está en función de su frecuencia; si todas las ondas posee la misma frecuencia, poseen también el mismo color.

Los filamentos de las bombillas están formados por átomos y moléculas diferentes y, por tanto, la energía absorbida y desprendida en forma de fotones adopta valores diversos. Puesto que la frecuencia del fotón está en relación con su energía, al variar ¡a energía varía la frecuencia emitida. La luz de una bombilla tiene múltiples frecuencias, dependiendo del filamento que se haya empleado en su construcción. Por el contrario, en un láser, la fuente de luz proviene de un gas o de un sólido muy purificado.

En ambos casos, los átomos tienen idénticos niveles energéticos. Como resultado, los fotones generados poseen idéntica energía y frecuencia. Las ondas electromagnéticas son señales alternas, es decir, cambian constante-mente de valor. Esta variación tiene forma de curva. La parte de la curva en que se encuentra la onda en un momento concreto y en una posición dada se llama fase. Dos ondas de idéntica dirección y frecuencia se encuentran cada una, normalmente, en una fase distinta.

En el caso de que una de ellas se situara en un máximo y otra en un mínimo, se anularían. Sin embargo, puede suceder que ambas señales posean la misma fase y, consecuentemente, los mismos valores, lo que tendría como resultado una onda de doble de tamaño. Dado que en la luz normal las ondas no están en fase, una proporción elevada de su energía se pierde, puesto que unas señales se anulan con otras. Por el contrario, en el láser, todas las ondas poseen la misma fase y la energía resultante es la máxima posible, puesto que no se anula ninguna onda. Éste es el sentido del término coherente.


El láser está formado por un núcleo, que suele tener forma alargada, donde se generan los fotones. El núcleo puede ser una estructura cristalina, por ejemplo rubí, o un tubo de vidrio que contiene gases, por lo general dióxido de carbono o la mezcla helio-neón. En cualquier caso, son materiales que poseen electrones fácilmente excitables y que no emiten inmediatamente de forma espontánea, sino que pueden quedar excitados durante un tiempo mínimo. Es precisamente este pequeño intervalo de tiempo el que se necesita para que los electrones produzcan emisión estimulada, no espontánea.

Junto al núcleo se halla el excitador, un elemento capaz de provocar la excitación de electrones del material que se halla en el núcleo, a partir de una lámpara de destellos —que provoca un flash semejante al de una cámara fotográfica— o de dos electrodos que producen una des-carga eléctrica de alta tensión. El tercer componente del láser son dos espejos paralelos emplazados en los extremos del núcleo. Uno de ellos es reflectante, mientras el segundo es semirreflectante, es decir, permite el paso de una parte de la luz que le llega.

Cuando se verifica la excitación, gran cantidad de electrones pasan al estado excitado y, una gran mayoría, permanece en dicha situación durante un determinado intervalo de tiempo. No obstante, algunos realizan una emisión espontánea, 1 generando fotones que se desplazan en todas direcciones. Aunque en su mayoría se pierden por los laterales donde no hay espejos, un pequeño número rebota entre ellos y pasa por el interior del núcleo, que es transparente.

Al pasar por el núcleo, provocan la emisión estimulada de nuevos fotones en la misma dirección. Estos nuevos fotones rebotan también en los espejos, originando, a su vez, la emisión de más fotones, y así sucesivamente. Puesto que uno de los espejos es semirreflectante, una parte de los fotones, en lugar de rebotar, escapa, formando una especie de chorro muy fino: es el rayo láser visible.


En la actualidad, las aplicaciones del láser son múltiples. Dado que un haz de rayos láser origina una línea recta de luz, es posible utilizarla como guía en el tendido de tuberías, para definir techos o paredes completamente planos en los trabajos de construcción o para medir distancias —calculando el tiempo que tarda la luz en ir y volver al objetivo a medir—. Por otra parte, el rayo láser proporciona gran definición, lo que permite utilizarlo en las impresoras de los ordenadores. La grabación de imágenes en tres dimensiones se basa, asimismo, en el empleo de dos rayos láser, uno de los cuales da directamente en la película, mientras el segundo rebota en el objeto que se desea fotografiar.

Como es sabido, el volumen de información que transmite una onda electromagnética depende de su frecuencia; en este sentido, la luz de un rayo láser resulta idónea para la transmisión de señales. En el ámbito de la medicina, los bisturís cauterizantes recurren también a la tecnología del láser, lo que permite realizar cortes muy finos de gran precisión y evita cualquier riesgo de contagio; asimismo, el láser cauteriza de manera inmediata, alejando el peligro de hemorragias. Una de las aplicaciones más cotidianas del láser es la lectura de discos compactos. Pueden mencionarse también la fabricación de circuitos integrados, la lectura de códigos de barras o el trabaj6 con materiales industriales.


Los láseres usados en los espectáculos de luces y en los conciertos son láseres de gas, principalmente de argón y kriptón. Los láseres de argón producen luces azules y verdes, mientras que los de kriptón producen luz roja intensa. Para poder ver los rayos es necesario que algo esparza la luz. Si los láseres son lo bastante intensos, con la dispersión del aire es suficiente para hacer los rayos visibles. De todas formas, se le añade humedad o humo al aire para ayudar la visibilidad.

Las imágenes y dibujos que vemos en los espectáculos se consiguen usando espejos. Cuando la luz láser rebota en ellos, cualquier pequeño cambio en la orientación del espejo causa un gran cambio en la imagen. Los espejos que dirigen los rayos láser son guiados a su vez por mecanismos electromagnéticos de alta velocidad que pueden cambiar el ángulo del espejo dramáticamente en fracciones de segundo.

Con varios de estos espejos especiales trabajando a la vez y dirigidos por una computadora, se logra que el rayo láser dibuje las figuras que danzan al compás de la música que tanto disfrutamos.


Los astrónomos lo usan para medir con precisión la distancia de la Tierra a la Luna, los ingenieros para medir distancias, y en la construcción para ayudarse en la nivelación de un terreno, los científicos lo usan para crear hologramas, en medicina para corregir la visión y también, si es de mucha potencia sirve para usarlo como rayo destructor.Cuando se inventó en 1960, se denominaron como "una solución buscando un problema que resolver". Desde entonces se han vuelto omnipresentes. Se pueden encontrar en miles de variadas aplicaciones en cualquier sector de la sociedad actual. Estas incluyen campos tan dispares como la electrónica de consumo, las tecnologías de la información (informática), análisis en ciencia, métodos de diagnóstico en medicina, así como el mecanizado, soldadura o sistemas de corte en sectores industriales y militares.

En bastantes aplicaciones, los beneficios de los láseres se deben a sus propiedades físicas como la coherencia, la alta monocromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias extremadamente altas. A modo de ejemplo, un haz láser altamente coherente puede ser enfocado por debajo de su límite de difracción que, a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos pocos nanómetros. Cuando se enfoca un haz de láser potente sobre un punto, éste recibe una enorme densidad de energía.8 Esta propiedad permite al láser grabar gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un CD, DVD o Blu-ray. También permite a un láser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o incluso sublimar materiales. El rayo láser se emplea en el proceso de fabricación de grabar o marcar metales, plásticos y vidrio.


Diodos láser, usados en punteros láser, impresoras laser, y reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD.

Láser de punto cuántico.

Láser de helio-neón.

Láser de dióxido de carbono - usado en industria para corte y soldado.

Láser excimer, que produce luz ultravioleta y se utiliza en la fabricación de semiconductores y en la cirugía ocular Lasik.

Láser neodimio-YAG, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcar metales y otros materiales.

YAG dopado con erbio, 1645 nm.

YAG dopado con tulio, 2015 nm.

YAG dopado con holmio, 2090 nm, un láser de alto poder que opera con luz infrarroja, es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer cálculos renales y vesiculares.

Láser de Zafiro dopado con Titanio, es un láser infrarrojo fácilmente sintonizable que se utiliza en espectroscopía.

Láser de fibra dopada con erbio, un tipo de láser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, que se utiliza como amplificador para comunicaciones ópticas.

Láser de colorante, formados por un colorante orgánico operan en el UV-VIS de modo pulsado, usados en espectroscopia por su fácil sintonización y su bajo precio.


Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgico, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas.

Industria: Cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante láser.

Defensa: Guiado misiles balísticos, alternativa al Radar, cegar a la tropas enemigas.

Ingeniería Civil: Guiado de máquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias a lugares inaccesibles.

Investigación: Espectroscopia, Interferometría láser, LIDAR, distanciometría.

Desarrollos en productos comerciales: Impresoras láser, CD, lectores de código de barras, punteros láser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectáculos.

Tratamientos cosméticos y cirugía estética: Tratamientos de Acné, celulitis, tratamiento de las estrías, depilación.






Fuente: archivo PDF

En los años 70 y principios de los 80 reinaban los sueños de la guerra de las estrellas de Hollywood. Parte del mundo soviético, a su vez estaban haciendo los sueños de Hollywood realidad: los astronautas explorando el espacio exterior, el desarrollo de puestos de combate y cazas espaciales, y "tanques de láser" vagaban por la Tierra.

La tarea del complejo láser fue la neutralización de los sistemas de observación óptica y electrónica.

El Occidente cree que el complejo láser Soviético se veía así:

Se desarrollaron dos máquinas ligeramente diferentes, los constructores recibieron dos premios importantes por aquella hazaña. A pesar del gran grado de confidencialidad, los norteamericanos tenían las fotos de lo que comenzaba a ser de consideración para el departamento de Defensa de EE.UU.. La máquina llamada "Stiletto", atrajo gran atención de los servicios secretos occidentales.

Nominalmente los tanques están en el ejército, incluso ahora, pero su papel es muy oscuro. Después de los ensayos que parecían no tener mucho uso se encontraron tanques desmantelados en un sitio de reciclaje.

A partir del "Stiletto", se construyo un nuevo tanque láser 1K17, cuyo destino sería aún más triste. En 1990 se construyó el cuerpo de la maquina y luego de unas pruebas fue agregado al ejército en 1992. Los desarrolladores recibieron el Premio Nacional una vez más. Ese fue el momento en que la URSS llevaba 10 años adelantados en la construcción de láseres en comparación con otros países.

El colapso de la Unión Soviética llevó a la reconsideración de muchos programas de defensa. A pesar de las avanzadas tecnologías el alto precio de los equipos láser llevo a rechazar el programa.

El único ejemplar restante de la máquina se ocultaba bajo estricta protección, hasta que de alguna manera se encontró en la exposición del Museo Militar Tecnológico, cerca de Moscú.

Como habrán leído, esta fue un arma super secreta de la Unión soviética por ello no se conoce su mecanismo de funcionamiento.




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