¿Qué es un láser de tres niveles?
Un láser generalmente emite luz a través de un tipo de amplificación. Los fotones atómicos se pueden manipular para concentrar la energía de la luz en un área pequeña, o dirigirla a grandes distancias. El método en el que la energía se dirige al haz de luz para amplificarlo se llama bombeo, y una bomba láser típicamente estimula las partículas en un estado de energía más alto. Cada estado a menudo se conoce como un nivel; Un láser de tres niveles, por ejemplo, puede dirigir la luz en tres etapas diferentes antes de que se emita. Dicha configuración a menudo se usa para garantizar que el haz esté en el nivel de potencia deseado.
La energía utilizada en un láser generalmente excita las partículas de fotones, pero también puede tener la reacción opuesta. En un láser de tres niveles, la luz se transfiere de un estado de reposo a un alto nivel de energía; En la segunda etapa, esta energía decae, sin embargo, no se emiten partículas como radiación. En general, no más de la mitad de las partículas tienen suficiente energía en este proceso. Los ingenieros han diseñado sistemas quepuede hacer que sean más enérgicos de lo necesario. La etapa final es la activación del haz láser, y una caída rápida en la energía de partículas generalmente ocurre a medida que se emiten las partículas.
Después de que se dispara la viga, el nivel de energía normalmente disminuye a su estado más bajo. Por lo tanto, el estado fundamental de un láser de tres niveles se llama nivel de láser inferior, o E1, que también es generalmente el estado del sistema después de que se produce la emisión. La energía a menudo se dirige al nivel E3 directamente desde E1, mientras que el nivel de láser superior, llamado E2, generalmente ocurre justo antes de que se active el haz.
El uso de solo la mitad de los electrones generalmente requiere que se agregue más potencia al láser de tres niveles. Gran parte de la energía pasa a un estado inferior sin emitir luz u otra radiación, que generalmente está habilitada por el transporte de energía por partículas llamadas fotones de celosía. Este tipo de láser, por lo tanto, generalmente no es tan eficiente como algunas otras variedades.
Los estados de energía en cada nivel duran fracciones de un segundo, a pesar de las ganancias y pérdidas sustanciales que pueden ocurrir. Otro fenómeno que a menudo ocurre en un láser de tres niveles es una inversión de la población, en la que la cantidad de partículas en un estado de mayor energía es mayor que las de los estados inferiores. La amplificación de la luz es típicamente el resultado. Sin embargo, estos estados de energía se alcanzan en una porción de las partículas en este tipo de láser, por lo que a veces debe abordarse la eficiencia energética.
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