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Historia del láser
application/pdf   Laserlicht Wie ein Laser funktioniert (596 KByte)
Historia del desarrollo del láser

Generalmente , se interpreta al año 1960 como fecha de nacimiento del láser. T.H. Maiman exitó con un impulso una vara de rubí, cuyas superficies paralelas servían como resonador, y percibió por primera vez una fuente de radiación coherente que emitía en el espectro visible. El descubrimiento de Maiman marca un giro en la electrónica cuántica: por un lado, se necesitaron muchos años de esfuerzos teóricos y prácticos para realizar semejante fuente lumínica y por el otro, se inició una fase de desarrollo técnico y científico que dura hasta nuestros días.

Al final de los cincuenta, se agudizó la carrera por el "máser óptico" (así se llamaba al láser por aquel entonces). En el año 1958, Schawlow y Townes desarrollaron en teoría un amplificador de radiación para el espectro visible e infrarojo, similar a aquellos diseñados en 1951 y que fueron montados en 1954 en hornos de microonda . Ya en el 1959, G.Gould dibujó una máquina semejante, registró los bocetos con un escribano y presentó más tarde una patente con sus ideas. Acuño también la denominación "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation" , iniciales de la conocida LASER. Es por eso que para algunos, él es inventor del láser.

Pero, como en reiteradas ocasiones, un hombre tuvo, a diferencia de sus antecesores y competidores, la creatividad y la necesaria porción de suerte: ese fue Maiman. Maiman usó rubí, que por su aparente baja eficiencia radioctiva no era considerado como un buen medio de láser, y sin embargo tuvo éxito. En la carrera por lograr el primer láser, este "don nadie" con budet limitado de Hughes Research venció , a todos los grupos avanzados de desarrollo, a los miembros de la llamada "comunidad científica: Lincoln Labs, IBM, Siemens, RCA Labs, GE, Bell Labs, TRG y otros. Pero sus resultados fueron tan inesperados que la publicación en el renombrado "Physical Review Letters" fue rechazada. (En retrospectiva, los editores deben sentir cierta vergüenza) Por ese motivo, Maiman tomo un camino inusual para un americano: publicó sus resultados en el magazine inglés "Nature". El 7 de julio de 1960 dió a conocer Hughes Research en una conferencia de prensa el descubrimiento del láser. Maiman dirigió con sus resultados desarrollos que eran impensables en la física aplicada hasta dicho entonces. La tecnología láser comenzó su camino ascendente.

Sin embargo, como tantas otras veces en la ciencia, Maiman no obtuvo el reconocimiento científico mayor, el premio Nobel. Sus antecesores Basov, Prokhorov y Townes recibieron el premio 1964 por su "trabajo fundamental en la electrónica cuántica", que llevaron a la construcción de osciladores y amplificadores basados en los principios del máser/láser. Schwalow recibió el premio 1981 por sus aportes a la laserespectroscopía.

Maiman se quedó con las manos vacías, y lo único que lo rescata es el hecho concreto: el láser es uno de los pocos decubrimientos que se acercan a la idea original de Nobel. Construcciones simples y prácticas, especialmente cuando provienen de individuos excéntricos , son consideradas en círculos académicos como golpes de suerte y no son reconocidas como deberían . Pero así es, muchas veces es lo más simple lo más difícil a ser desarrollado..

A continuación veremos una cronología del desarrollo del láser. No consideramos las aplicaciones del láser debido a su compleja variedad. Tampoco lo ha sido el desarrollo cuantitativo. Sólo nombramos nuevos conceptos y tipos de láser, así como saltos cualitativos en el área. Hubo también desarrollos paralelos en reiteradas ocasiones, es por ello que resaltamos la dificultad de hacer justicia y no podemos lograr una lista completa en esta cronología.

Esta cronología muestra al usuario el paso de tiempo necesario, aún en nuestra siempre cambiante sociedad, entre la idea que aparece en el laboratorio y su aplicación práctica en el mundo real. Un claro ejemplo lo ofrecen los láseres semiconductores que como producto masivo en sistemas ópticos de comunicación y reproductores de CD recién a comienzos de los 80 encontraron su lugar. Ya habían sido recomendados en 1959 (antes de la primera presentación de Maiman!), recién fabricados en 1962 (con bajas temperaturas y técnica de excitación) y un año despues puestos en servicio permanente (aún con refrigeración). Pero sólo las propuestas aportadas por Kroemer, Alferov y Kazarinov en 1963 sobre la estructura doble heterogenea libraron el camino hacia una emisión eficiente. Es así que en 1958 se puso en función el modo de impulso, y en mayo de 1970 , el equipo de Alferov en Leningrado presentó el primer diodo láser que funcionaba en la temperatura ambiente. Un mes más tarde se presentaron los desarrollos paralelos de Hayashi, Panish y otros. Sin embargo, los diodos láser estaban todavía muy lejos de su aplicación práctica. Faltaban aún una serie de pasos necesarios para elevar al láser semiconductor a un nivel tecnológico normal: nuevos metodos de crecimiento, nuevos materiales(InGaAsP, 1976), nuevas estructuras (z.B. fuentes cuánticas, 1978), nuevos principios ( diodos que emiten superficialmente, 1979), nuevas longitudes de onda (zona azul del espectro, 1991 y 1996) y muchos otros.

Pero más allá del exito comercial del láser semiconductor, su padre recibió el año pasado un valioso y merecido premio: casi cuarenta años despues del desarrollo de los principios de las estructuras heterogeneas y treinta años despues de los primeros diodos láser que trabajaron a temperatura ambiente, el ruso Zh.I.Alferov obtuvo el premio Nobel de física..

Sólo el futuro dirá cual de los actuales y fundamentales desarrollos ganarán significado económico (sean estos el láser atómico, el láser basado en polímeros, estructuras semiconductoras sueltas u otros).

Cronología de desarrollo del láser

Jahr

  • Teoría, propuestas e ideas (-> Año de continuación o realización)
  • Experimentos y realización (-> Año de continuación o descripción teórica)
1917
- A.Einstein: edita "On the quantum mechanics of radiation" y explica la emisión espontánea y estimulada
1920
- J.Franck, F.Reiche: prueba de un estado metaestable en helio excitado
1927
- P.A.M.Dirac: interpretación cuántica de la emisión
1928
- R.Laddenburg et al.: verificación experimental de las emisiones estimuladas durante descargas de gas
1950
- E.M.Purcell, R.Pound: generación de emisiones estimuladas en el caso de Kernspins contrariamente ocupados
- Kastler, J.Brossel: generación de una populación preponderante de estados de energía elevada (inversión de la populación) mediante exitación óptica
1951
- V.A.Fabrikant: sugerencia, amplificar la radiación electromagnética en un medio con populación preponderante
- Ch.A.Townes et al.: discusión acerca de la posibilidad de inversión de la populación mediante un amplificador de radiación (-> 1954)
- C.S. van Heel, H.H.Hopkins und N.S.Kapany: primer fibra de vidrio con centro y recubrimiento
1954
- N.G.Basov und A.M.Prohorov: proposiciones y cálculos para un oscilador de microondas basado en la emisión estimulada
- Ch.H.Townes e t al.: primer máser (= Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) basados en moléculas de amoníaco
- N.S.Kapany: acuño la palabra "fibras ópticas"
1956
- N.Bloembergen: teoría de un amplificador paramagnético de bajo ruido en un sistema de tres superficies
- R.H.Dicke: primera patente americana para un máser con emisión infraroja (no realizado)
1958
- L.Schawlow und Ch.H.Townes: proposiciones y cálculos para para la construcción de máseres para luz visible e infraroja (-> 1960)
1959
- G.Gould presenta bocetos de un máser óptico para una patente americana y utiliza el término "láser"(= Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ein
- N.G.Basoc et al.: Propuesta para un láser semiconductor (-> 1962)
1960
- T.H.Maiman: primer láser hecho con una varilla de rubí, (Cr3+:Al2O3) con dos superficies paralelas como resonadores y un rayo de impulso como fuente de excitación, longitud de onda de la emisión 0.6943 micrómetros
- A.Javan: Erster Gaslaser, emisión estimulada durante largo tiempo con una longitud de onda de 1.15 micrómetros en una mezcla de gas helio y neón, donde el neón era el átomo emisor.
- P.P.Sorokin und M.J.Stevenson: emisión estimulada de U3+:CaF2 con longitudes de onda de 2.5 micrómetros y 2.6 micrómetros
- F.G.Houtermans: Propuesta de uso de un excimer como medio láser (-> 1971)
1961
- A.G.Fox und T.Li; G.D.Boyd und J.P.Gordon: teoría de los resonadores ópticos con espejos esféricos
- P.P.Sorokin und M.J.Stevenson, W.Kaiser et al.: emisión estimulada de Sm2+:CaF2 con una longitud de onda de 0.7080 micrómetros
- E.Snitzer: Emisión estimulada de Nd3+:Glas con una longitud de onda de 1.0623 micrómetros
- J.C.Polani: propuesta de un láser químico(-> 1965)
- E.Snitzer: láser combinado con fibras ópticas
- R.W.Hellwarth: propuesta para la generación de fuertes impulsos láser mediante, Q-switching (-> 1964)
- P.A.Franken et al.: primera duplicación de frecuencia de la luz láser (rubí) al pasar por un cristal de cuarzo (-> 1962)
1962
- D.White und J.D.Ridgen: desarrollo del láser (HeNe) con una emisión de longitud de onda de 0.6328 micrómetros. Este es el láser de gas más usado.
- R.N.Hall et al., M.I.Nathan et al., T.M.Quist et al.: diodos GaAs refrigerados de emisión de impulso estimulada (aleación con Zn y Te) con una longitud de onda de 0.84 micrometros
- D.A.Kleinmann und P.P.Kisliuk: primer reflector Fabry-Perot para la selección de modos en un resonador de láser
- N.Bloembergen et al.: teoría de la propagación de ondas en medios no lineares (duplicación de frecuencia, procesos paramétricos(-> 1965), efecto Raman estimulado, multiple absorción de fotones y otros)
- E.J.Woodbury, W.K.Ng: primera observación de la dispersión Raman estimulada
1963
- L.F.Johnson et al.: primer láser de cuerpo sólido ajustable, basado en iones de metal, p.ej: Ni2+:MgF2, longitud de onda 1.62 micrómetros hasta1.8 micrómetros
- F.H.Dill; W.E.Howard et al.: emisión estimulada continuamente de 0.84 micrometros diodos GaAs con temperaturas de 2 K hasta 77 K
- B.Lax et al.: interpretó la propagación de la luz en diodos pn como efecto de un conductor de ondas dieléctrico.
- N.G.Basov und A.N.Oraevskii: propuesta de un láser dinámico a gas(-> 1966)
- H.G.Heard: primer laser N2
- H.Kroemer; Zh.I.Alferov und R.F.Kazarinov: propuesta de un diodo láser con heteroestructura doble (-> 1968)
- R.Newman: propuesta de excitación con diodos láser de un láser de cuerpo sólido (-> 1964)
- M.Coupland: primera aplicación de un diodo láser GaAs como amplificador óptico
1964
- J.E.Geusic et al.: emisión estimulada 1.0641 micrometros de Nd:YAG, exactamente Nd3+:Y3Al5O12; fundamentos del láser de cuerpo sólido más conocido
- C.K.N.Patel: láser de 10 micrometros CO2, láser efectivo y fuerte
- W.B.Bridges: láser argonion con una emisión de longitud de onda de 0.514 micrómetros, 0.488 micrómetros etc.; láser xenon y krypton
- H.A.Gebbie et al.: HCN-Láser de 337 micrómetros-, primer láser efectivo de ondas submilimétricas que salvó el abismo entre el infrarojo y las microondas
- E.A.J.Marcatili und R.A.Schmeltzer: propuesta y cálculos para un láser de gas con guía de ondas (-> 1967)
- R.J.Keyes, T.M.Quist: primer láser de cuerpo sólido excitado por diodo (diodo láser GaAs exita U3+:CaF2 an) con 4. 2 K
- S.E.Harris, R.Targ: primer acoplamiento de modo activo con ayuda de un modulador de pérdida acustoóptico en un láser CW-He-Ne
- P.Kafalas et al., B.H.Soffer, P.P.Sverokin et al.: Realización de una llave Q mediante un absorbedor saturable como conmutador pasivo
- W.E.Lamb; H.Dänzer: teoría de la emisión inducida como teoría de la dispersión cuantomecánica.
1965
- J.V.V.Kasper und G.C.Pimentel: primera realizacion de un láser químico, basado en HCl, longitud de onda 3.5 micrometros
- B.Fritz und E.Menke: primer láser de punto coloreado, basado en KCl:Li/Fa, longitud de onda 2.7 micrometros
- H.W.Mocker und R.J.Collins: primer desarrollo de un impulso de luz ultracorto (ps-zona) mediante modo pasivo de acoplamiento de un láser de rubí.
- J.A.Giordmaine, R.C.Miller: Primer oscilador óptico paramétrico (OPO), material no linear LiNbO3, señal de excitación: frecuencia duplicada Nd:CaWO4
1966
- R.Kantrowitz et al.: primera realización de un láser CO2 dinámico con longitud de onda de 10 micrómetros
- P.P.Sorokin und J.R.Lankard: primer láser de impulso de color: emisión estimulada de cloruro de ftalocianina de aluminio, diluído en alcohol etílico, emisión de longitud de onda de 0.756 micrómetros, excitado mediante un láser de rubí
- F.P.Schäfer et al.: láser color: emisión de impulso de 3-3'- tricarbocianina dietílica, ajustable mediante la variación del medio disolvente
- W.T.Walter: primer láser de vapor de cobre, longitudes de onda 510.6 nm y 578.2 nm
1967
- F.K.Kneubühl et al.: cálculo y realización de un láser de gas con guía de ondas como láser HCN de 337 micrometros
- T.F.Deutsch; K.L.Kompa und G.C.Pimentel: primer láser de ácido fluorhídrico(HF-)
1968
- Zh.I.Alferov et al.: funcionamiento en modo de impulso de un láser de diodo con una estructura heterogénea
- W.Schmidt, E.P.Schäfer: primer acoplamiento en modo pasivo de un láser de color
- M.Ross: primer láser de diodo excitado por Nd:YAG
- W.T.Walter: primer láser de vapor de oro, longitud de onda 627.8 nm
- W.F.Kosonocky et al., J.I.Pankove: primer concepto para la agrupación monolítica de los láseres de diodo (-> 1978)
1969
- W.B.Tiffany et al.: primer láser CO2 de potencia (kW)
1970
- O.G.Peterson et al.: emisión estimulada y continua de rhodamin 6G en agua
- T.Y.Chang und T.J.Bridges: láser de 496 micrómetros-CH3F-Laser, primer láser exitado por gas , grandes cantidades de emisiones excitadas en el amplio infrarojo hasta una longitud de onda de 3 mm
- J.Beaulieu: láser de CO2 excitado transversalmente (Transversely Excited Atmospheric Pressure (TEA) CO2-Laser)
- May: Zh.I.Alferov et al.: primer diodo láser continuamente emisor con estructura heterogénea doble en temperatura ambiente
- June: I.Hayashi, M.B.Panish et al.: láser de diodo que trabaja continuamente en la temperatura ambiente
- L.Esaki und R.Tsu: primeras estructuras de ondas cuánticas (-> 1978)
1971
- N.G.Basov et al.: Xe*2-láser, primer excimer-láser
- H.Kogelnik und C.V.Shank: láser color con retroalimentación distribuida (Distributed Feedback (DFB))
- J.M.J.Madey: propuesta de un láser con "guía de electrones"V (-> 1977)
- L.F.Johnson, H.G.Guggenheim: primera observación de una emisión estimulada mediante procesos de transformación ascendente (-> 1987)
1972
- E.P.Ippen, R.H.Stolen: primer intento de dispersión estimulada Brillouin en fibras ópticas
1973
- M.Nakamura und A.Yariv et al.: primer láser semiconductor DFB
1974
- L.F.Mollennauer und D.H.Olson: primer láser de punto de color ajustablebasado en KCl:LiFA(II), longitudes de onda 2.6 micrómetros hasta 2.8 micrómetros
- G.Marovsky: uso de un resonador de anillos para prevenir un "agujero quemado"
1975
- H.Haken: interpretó las inestabilidades del láser con soluciones caóticas de ecuaciones diferenciales
- T.W.Hänsch und A.L.Schawlow, D.J.Wineland und H.G.Dehmelt: propuesta de refrigerar los rayos atómicos con láseres (-> 1981)
1976
- J.Hsieh: diodo láser InGaAsP de emisión continuada con una emisión de1.25 micrómetros
1977
- D.A.G.Deacon et al.: primeros "electrones de conducción"-Laser
1978
- J.C.Walling: láser de cuerpo sólido continuamente ajustable basado en alejandrita (BeAl2O4:Cr3+), ajustable de 710 nm hasta 820 nm
- D.R.Scifres et al.: primera agrupación monolítica de láser de diodo eficiente
- R.D.Dupius et al.: uso de un láser de diodo con ondas cuánticas basado GaAlAs/GaAs con temperatura ambiente
1979
- E.Affolter und F.K.Kneubühl: láser de gas DFB
- H.Soda et al.: primeros láseres de diodo con superficie emisora (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers =) VCSEL) (-> 1985)
1980
- L.F.Mollenauer, R.Stolen, J.P.Gordon: primera observación de solitones en fibras ópticas (-> 1983)
- Zs.Bor: desarrollo de impulsos individuales ultracortos con un láser color
1981
- V.S.Letokov, V.G.Minogin: cálculos de refrigeración de rayos atómicos mediante láser (-> 1985)
- F.Koyama et al.: láser de diodos con reflector Bragg distribuido (Distributed Bragg Reflector (= DBR)), material GaInAsP/InP, longitud de onda 1.58 micrómetros
1982
- P.F.Moulton: primer láser Ti:zafiro (Ti3+:Al2O3), ajustable entre 670 nm y 1079 nm
1983
- L.F.Mollenauer, R.Stolen: primer láser soliton
1984
- D.Meschede, G.Walther, G.Müller: prueba, los átomos individuales (llamados Rydberg) pueden inducir continuamente excitación para el resonador : primer máser de átomo (-> 1994)
1985
- L.Anesson and F.K.Kneubühl: láser con retroalimentación helicoidal ( Helical Feedback (HFB))
- S.Chu et al.: desarrrollo de un metodo de refrigeración de rayos atómicos
- D.L.Matthews et al.: láser de rayos xr ("suave amplificador de rayos x" con longitud de onda de 15 nm )
- T.J.Kane and R.L.Byer: láser de anillo Nd:YAG monolítico y excitado por diodo
- K.Iga et al.: funcionamiento en modo de impulso de un láser de diodo de superficies emisoras GaAlAs/GaAs (VCSEL) en temperatura ambiente
1987
- A.J.Silversmith et al.: primer láser de transcisión ascendente
- D.Payne: desarrollo de un amplificador de una aleación de fibras de erbio (Erbium Doped Fiber Amplifier = EDFA) con una longitud de onda de 1.55 micrómetros
1988
- S.A.Payne et al.: primer láser Cr:LiCaF, ajustable entre 720 nm y 840 nm
1989
- S.A.Payne et al.: primer láser Cr:LiCaF, justable entre 720 nm y 920 nm
1990
- L.Canham: observación de la emisión radiante en silicón poroso en el espectro visible
1991
- M.Haase et al.: primera función de corto tiempo de un láser verdiazul basado en los semiconductores II-VI- ZnSe
1992
- G.Green, G.Leising et al.: LED de polímeros orgánicos que emiten en el espectro azul
1994
- F.Capasso, J.Faist, A.Cho et al.: inversion de la populación en niveles discretos de energía en cintas de conducción: primer láser de cascada cuántica, emisión en el área media infraroja
- N.Kirstaeder et al.: estructura básica de un láser de punto cuántico
- M.Yan et al.: comprobación de la emisión estimulada en polímeros conjugados (->1996)
- K.An et al.: primer láser de átomo individual, longitud de onda de emisión 791 nm
1995
- M.H.Anderson et al., K.B.Davis et al.: primera observación del condensado de Bose-Einstein-Kondensates en gases atómicos ecumulados (-> 1997)
1996
- S.Nakamura: primer eficiente láser de diodo que emite en azul a temperatura ambienteE, basado en semiconductor III-V- GaN
- R.H.Friend: láser de polímero excitado de forma óptica
1997
- W.Ketterle et al., M.R.Andrews et al.: comprobación del caracter coherente del condensado Bose (-> 1999)
1999
- W.Ketterle et al., M.Kozuma et al.: primer láser atómico: amplificación coherente de ondas materiales al pasar por un depósito de átomos
- O.Paintner et al.: excitación óptica causa una actividad láser en estructuras porosas InGaAsP