CAPÍTULO 2: ¿QUÉ ES UN LÁSER?
grar una amplificación neta, este último debe superar al primero. Esta condición
es lo que se conoce como inversión de población en el medio, y es precisamente esta situación la que posibilita el láser. Sin embargo, si repasamos el comportamiento de los materiales más comunes, plásticos, vidrio, etc., podemos
concluir que, si bien todos tienen la capacidad de absorber en mayor o menor
medida, ninguno amplifica la luz. Esto se debe a que la inversión de población
no es una situación normal en la Naturaleza, ya que el estado estable y por ello
más poblado es el fundamental.
L
A
S
O
2.4. Bombeo
Por ser una situación extraordinaria, es necesario recurrir a algún mecanismo artificial para producir la inversión de población. Esto no es necesariamente complicado, ya que por ejemplo es suficiente inyectar una corriente de
electrones energéticos en un semiconduc tor. En cualquier caso, por sí sola la inversión de población no se sostiene en el tiempo. A medida que los átomos del
material emiten radiación, la fracción de átomos excitados disminuye a favor
del incremento del número de átomos en el estado fundamental, por lo que la
inversión de población terminará por desaparecer. Así, el material inicialmente
amplificador pasará tarde o temprano a ser absorbente. Para conservar el
poder amplificador es necesario un agente externo que excite de nuevo los
átomos, de modo que la inversión de población se mantenga en el tiempo. En
cierta manera, la función del agente externo sobre los electrones atómicos es
análoga a la de una bomba hidráulica encargada de extraer agua de un tanque inferior hacia otro de mayor altura. No es de extrañar, entonces, que el mecanismo encargado de mantener la inversión en los láseres se denomine
bombeo. Existen muchos tipos de bombeo, ya que depende del tipo de material que queramos utilizar como medio amplificador. Sin embargo, todos ellos
tienen un requisito en común: deben ser lo suficientemente eficientes como
para poder compensar la pérdida de átomos excitados y mantener la inversión
de población. En muchos casos, el bombeo puede realizarse utilizando luz, lo
que se conoce como bombeo óptico. Se verán casos particulares del bombeo
en el Cap. 4.
C A
N
A
M
L A
A
S
L
A
S
O
C A
N
Aniveles de energía: funHasta ahora hemos considerado únicamente
M dos
A
L la práctica es habitual que el láser utilice
damental y excitado. Sin embargo
A en
S
hasta cuatro niveles, como se muestra en la Fig. 2.6. La transición electrónica
2.5. El láser de varios niveles
que genera los fotones del láser ocurre entre los niveles de energía intermedia,
30