4. EL PRIMER LASER
Se desarrolló en julio de 1960, en los
laboratorios de Hughes Research
(California) Theodore H. Maiman (1927-
2007), director en el departamento de
Electrónica Cuántica.
El articulo con sus trabajos fue
rechazado por Physics Review Letters,
que creyó que no era tema de necesaria
rápida publicación. Finalmente los
publico en dos revistas inglesas (T. H.
Maiman, “Optical maser action un ruby”,
British Comunications and Electronics,
7, 674 (1960); Nature, 187, 493 (1960)
5. Esquema del primer
laser de rubí, tal y como
aparece en el articulo.
T. H. Maiman, mostrando
su primer laser de rubí.
Esquema eléctrico del
circuito empleado.
6. El desarrollo del primer laser de rubí costo únicamente del orden
de $ 50.000, mientras que otros laboratorios estaban invirtiendo en
en esas fechas cantidades próximas al millón de dólares. Puede
considerarse mas un desarrollo de ingeniería que de física
aplicada.
Diagrama de niveles de
energía en el rubí
8. Posteriormente, con el fin de controlar los pulsos que se
obtenían de los láseres existentes, ideo la técnica de la
conmutación pasiva de Q (“Q-switching”) mediante el
uso de un cierto tipo de colorante orgánico que
absorbían a 649,3 nm. Al introducir una cubeta con él en
la cavidad de un laser de rubí, en lugar del usual tren
picos, se obtenían pulsos gigantes de una duración de
20 nseg. Con esta base pudo desarrollar, poco
después, los primeros láseres estables de colorante
(“dye lasers”).
10. El primer laser de He-Ne se realizo por el
grupo de A. Javan en los laboratorios de la
Bell. Aunque el articulo en el que daba noticia
del hecho apareció un poco después, el 14 de
diciembre de 1960, mediante una célula
Kerr, hicieron la primera transmisión de una
conversación telefónica.
Niveles del Helio y
del Neón que
intervienen en el
proceso de emisión
laser.
11. Laser de He-Ne con espejos del
Esquema y montaje del resonador exteriormente al tubo de
primer laser de He-Ne. descarga y ajustados manualmente
mediante micromanipuladores.
Método para seleccionar la longitud de onda de la radiación de
salida.
13. El primer laser de este tipo fue
obtenido por Kumar Patel, en
1964. Con un tubo de 5 m. de
longitud, obtuvo salidas 1mW.
En onda continua, con
excitación tambien continua y
picos de 10 mW con pulsos de
excitación de 1 ms. En 1965
alcanzaron los 12 W con tubo
de 2 m.
En 1977 Shafir hace las primeras
aplicaciones del láser de CO2 en
odontología
14. En 1983 Terry Myers,
encuentra que es
posible vaporizar caries
con láser de ND:YAG,
diseña algunos cambios
y adaptaciones para uso
dental como son las
pulsaciones y el que se
pueda trasmitir a través
de fibras ópticas lo que
facilita su uso en
odontología.
En 1989 Myers comienza a trabajar en el primer
láser dental de ND:YAG, modelo dLase 300 con el
cual obtienen excelentes resultados.
15. • La evolución de los LASER tiene su auge
en los años siguientes (los 90 ) cuando la
medicina le solicita a la industria
diferentes longitudes de onda para su uso
en innumerables aplicaciones.
Oftalmología, Urología,
Otorrinolaringología, Cirugía general,
Laparoscopia, Ginecología, Dermatología,
Plástica y Vascular.
16.
17. Componentes
1. Medio activo para
la formación del
láser
2. Energía bombeada
para el láser
3. Espejo reflectante
al 100%
4. Espejo reflectante
al 99%
5. Emisión del rayo
láser
21. ¡ FUNCIONAMIENTO !
• Los láseres constan de un medio activo
capaz de generar el láser. Hay cuatro
procesos básicos que se producen en la
generación del láser, denominados:
Bombeo
Emisión espontánea de radiación
Emisión estimulada de radiación
Absorción
22. Bombeo
• En el láser el bombeo
puede ser eléctrico u
óptico, mediante
tubos de flash o luz.
Puede provocarse
mediante una fuente
de radiación como
una lámpara, el paso
de una corriente
eléctrica, o el uso de
cualquier otro tipo de
fuente energética que
provoque una emisión
23. Resonador
óptico
• Está compuesto
por dos espejos
que logran la
amplificación y a
su vez crean la luz
láser. Dos tipos de
resonadores:
Resonador
estable, emite un
único haz láser, y
Resonador
Inestable, emite
varios haces.
Esquema del principio de generación
de un haz láser.
24. Emisión estimulada de
radiación
• La emisión estimulada, base de la generación de radiación de
un láser, se produce cuando un átomo en estado excitado
recibe un estímulo externo que lo lleva a emitir fotones y así
retornar a un estado menos excitado. El estímulo en cuestión
proviene de la llegada de un fotón con energía similar a la
diferencia de energía entre los dos estados. Los fotones así
emitidos por el átomo estimulado poseen fase, energía y
dirección similares a las del fotón externo que les dio origen.
La emisión estimulada descrita es la raíz de muchas de las
características de la luz láser. No sólo produce luz coherente
y monocroma, sino que también "amplifica" la emisión de
luz, ya que por cada fotón que incide sobre un átomo
excitado se genera otro fotón.
25. Absorción
• Proceso mediante el cual se absorbe un
fotón. El sistema atómico se excita a un
estado de energía más alto, pasando un
electrón al estado metaestable. Este
fenómeno compite con el de la emisión
estimulada de radiación.
26.
27. I. Existen numerosos tipos de láser que se pueden
clasificar de muy diversas formas siendo la más
común la que se refiere a su medio activo o
conjunto de átomos o moléculas que pueden
excitarse de manera que se crea una situación
de inversión de población obteniéndose
radiación electromagnética mediante emisión
estimulada. Este medio puede encontrarse en
cualquier estado de la materia:
sólido, líquido, gas o plasma.
28.
29.
30. El primer láser fue desarrollado
por Maiman en 1960 utilizando
como medio activo un cristal
cilíndrico de rubí. El láser de gas
de CO2, que emite en el rango
del infrarrojo, es capaz de
proporcionar grandes potencias y
presenta un gran rendimiento, por
ello es el más usado.Éste tipo de
láser es utilizado en numerosas y
diversas aplicaciones, como por
ejemplo en la manufactura
industrial, comunicaciones, solda
dura y cortado de acero, entre
otras.
31. Los láser de Ión
Argon y Krypton
son utilizados en
las discotecas ya
que emiten en el
rango del
espectro visible
32. • El láser Nd:YAG pertenece al
grupo de los láser de estado
sólido y emite también en el
rango del infrarrojo, siendo
ampliamente empleado como
en el tratamient o
oftalmológico de las
cataratas, en medicina estética
o en procesos
industriales, como
tratamientos de superficie y
mecanizados.
33. • Los láser de diodo están construidos
con materiales semiconductores son
cada vez más utilizados debido a sus
ventajosas características, como un
menor tamaño y elevadas potencias de
trabajo. Sin embargo la calidad de salida
del haz es menor que con láser
34.
35. • La medición de distancias con alta velocidad y precisión
fue una aplicación militar inmediata después de que se
inventara el láser, para el lanzamiento de artillería o para
el cálculo de la distancia entre la Luna y la tierra
(384.403 km.), con una exactitud de tan sólo 1 milímetro.
También es utilizado en el seguimiento de un blanco en
movimiento al viajar el haz a la velocidad de la luz.
36. Aplicaciones más cotidianas de los sistemas láser son, por
ejemplo, el lector del código de barras, el almacenamiento
óptico y la lectura de información digital en discos compactos
(CD) o en discos versátiles digitales (DVD), que se diferencia
en que éstos últimos utilizan una longitud de onda más corta
(emplean láser azul en vez de rojo). Otra de las aplicaciones
son las fotocopiadoras e impresoras láser, o las
comunicaciones mediante fibra óptica.
37. • Las aplicaciones para un fututo próximo son los
ordenadores cuánticos u ópticos que serán
capaces de procesar la información a la velocidad
de la luz al ir los impulsos eléctricos por pulsos de
luz proporcionados por sistemas láser. La fusión
por confinamiento inercial es la aplicación más
deseada ya que permitiría el desarrollo de la
fusión nuclear del hidrógeno de una forma
controlada, permitiendo la obtención de una
elevadísima cantidad de energía. Dicho proceso
se produce en el Sol y se obtuvo, aunque no de
una forma controlada, en 1952, con la bomba
atómica de hidrógeno.
38. LAS VENTAJAS DE LOS RAYOS LÁSER
EN MEDICINA
• Una operación con rayos láser toma en realidad
sólo fracciones de segundos.
• El paciente únicamente experimenta alguna
sensación extraña que nunca llega a describir
como dolorosa; por ello es que no necesita de
ninguna anestesia en estos casos.
39. • Otra ventaja es que no se produce sangramiento alguno, ya que el
láser provoca la coagulación instantánea del área sobre la cual se
está actuando, lo cual evita totalmente el riesgo de que se
presenten hemorragias, por pequeñas que estas puedan ser.
• Como no se emplean instrumentos quirúrgicos en este tipo de
operación, las personas que son especialmente impresionables con
los instrumentos médicos, no se asustan; los cordones de fibra
óptica penden de la máquina la cual es manipulada por un
operador. Estos cordones vienen ya dirigidos a la lesión que debe
ser tratada. El individuo aprensivo, por lo tanto, apenas percibe los
elementos que puedan intimidarlo.
• Puesto que todo el proceso se realiza sin la necesidad de recurrir a
la anestesia, ni se presentan los dolores postoperatorios,
característicos de las intervenciones quirúrgicas tradicionales,
tampoco hay necesidad de medicación. Por eso casi nunca se
requiere la hospitalización, que en todo caso sería muy breve; en la
gran generalidad de los casos, el paciente puede reanudar de
inmediato sus actividades habituales.
40. • Los tratamientos con rayos láser de baja
intensidad se emplean para estimular los tejidos y
disminuir el dolor y la inflamación de las zonas
afectadas.
También son efectivos al mejorar el flujo de la
sangre y de los líquidos linfáticos.
Reducen la producción de prostaglandinas
(sustancias similares a las hormonas), las cuales
promueven la inflamación y causan dolor.
Los rayos láser de baja intensidad son empleados
en el tratamiento de los desgarramientos de
músculos, afecciones de los ligamentos e
inflamaciones de los tendones y las articulaciones.
41. • Los rayos láser de alta intensidad
destruyen las células directamente en el
punto donde incide el rayo, dejando
intactas las células alrededor de esta
área. Este es uno de los motivos por los
que son tan empleados en el tratamiento
de algunos tipos de
tumoraciones.Asimismo, el rayo corta a
través del tejido y, simultáneamente,
produce la coagulación de la sangre, lo
cual lo convierte también en un
instrumento de cirugía sumamente
efectivo.
42. • En oftalmología:
El empleo de los rayos láser también es muy útil en el
tratamiento de la retinopatía causada por la diabetes
(para evitar el sangramiento de vasos sanguíneos
anormales), para prevenir y tratar el desprendimiento
de la retina (al sellar pequeñas áreas de
desgarramiento), y para destruir los tumores pequeños
que puedan desarrollarse en la retina.Igualmente, el
rayo láser se emplea para restaurar la visión, cuando la
misma se vuelve opaca después de la cirugía de
cataratas.
43. • En ginecología:
Muchas veces los rayos láser son empleados para quitar la
obstrucción de las trompas de Falopio, eliminando el tejido de
cicatriz que se forma después de una situación de infección o
de esterilización.
También son empleados para destruir las células anormales
del cuello uterino.
44. Otros usos de los rayos
láser:
• Los rayos láser son empleados comúnmente para eliminar pequeñas marcas de
nacimiento e inclusive tatuajes; los resultados en este sentido pueden variar, pero son
efectivos en la gran mayoría de los casos.
• Los tumores de la laringe, en su fases preliminares ,, pueden ser eliminados con éxito
mediante los rayos láser, sin que se dañen las cuerdas vocales.
• Desde luego, en la actualidad se consideran muchas otras aplicaciones para los rayos
láser, y entre sus usos está la eliminación de la placa que causa la ateroesclerosis en las
arterias. La desintegración de cálculos de las vías urinarias. Y en un futuro, para eliminar
tumoraciones que sean inaccesibles en el interior del cerebro y de la médula espinal.
45.
46. • Desde su invención (1960), fue
considerado como “la solución
a la espera de un problema”.
• Gracias a sus propiedades
físicas mencionadas
anteriormente (como lo son la
monocromidad, coherencia y la
capacidad de generar altas
potencias de energía) puede
recibir diversas aplicaciones en
la vida cotidiana. Tanto en la
industria, como en la medicina
y en el servicio militar.
48. En la Industria:
• Un haz de láser puede
generar una energía
potente.
• Usado para calentar, fundir
o vaporizar cualquier tipo
de material de forma
precisa.
• Útil también en las
construcciones de
carreteras y
autopistas, para alinear sus
estructuras.
• Con ello se puede hacer
fotografías de alta
velocidad.
49. En la Tecnología
Militar: para los
• Esencial
sistemas de guiados
para
misiles, aviones, radare
s, etc.
• También es útil en la
fabricación de armas
nucleares. (Separación
de Isótopos, excitando
átomos)
• Se usa también el
Láser Táctico de Alta
Energía, para derribar
objetivos.
50. En la Computación:
• Las aplicaciones
cotidianas de los
sistemas láser, son la
del lector del código de
barras y la lectura del
CD y DVD.
• Al igual que el uso de
Impresoras y
Fotocopiadores con la
Tecnologia del rayo
láser. Y también la
fabricación de PCs de
alta velocidad.
51. En la Investigación
Científica:
• Lo emplean para detectar
los movimientos de la
corteza terrestre y para
hacer medidas
geodésicas.
• También detectan con
eficiencia la
contaminación
atmosférica.
• Y con ello, lograron
determinar con precisión
la distancia entre la Luna
y la Tierra.
52. En Comunicaciones:
• Un haz de láser puede
viajar largas distancias en
el espacio exterior, con una
pequeña reducción de su
intensidad de señal.
• Y gracias a su alta
frecuencia, por ejemplo ,
puede transportar 1000
veces más canales de TV
que una microondas. Con
ello resultan ser ideales
para las comunicaciones
espaciales.
53. LÁSER TERAPIA EN FISIOTERAPIA Y
REHABILITACIÓN
Efectos biológicos del láser:
• Analgesia en al zona irradiada
• Anti inflamatorio
• Anti edematoso
• Cicatriza las heridas y traumatismos en diversos tejidos.
Efecto fototérmico del láser
• Constituye una forma de “mensaje” o energía utilizable (mW) por la propia célula para la
normalización de las funciones alteradas.
• Se trata de un efecto fotoenergético o bioenergético.
Efecto fotoquímico del láser
• Se produce la liberación de sustancias como la histamina, serotonina y bradicinina.
• Aumento de producción de ATP intracelular.
• Estímulo de la síntesis de ADN, síntesis proteica y enzimática.
54. TRATAMIENTO PARA VÁRICES CON CIRUGÍA
LÁSER: UN TRATAMIENTO MODERNO
Hoy en día, existe un tratamiento moderno
de varices denominado Ablación Venosa
que usa energía láser, ofreciendo una
alternativa menos invasiva y dolorosa que el
extirpamiento quirúrgico de las venas
varicosas.
55.
56. Láseres empleados en el tratamiento de
problemas vasculares
(varices, cuperosis, angiomas)
El objetivo al tratar esta patología es conseguir la eliminación de los
vasos dilatados. Para ello empleamos láseres cuya longitud de onda
haga que se dirijan fundamentalmente hacia la hemoglobina. Por lo
tanto, vamos a transmitir un calor al interior del vaso, que difunde a las
paredes y consigue la contracción y obliteración de los mismos.
Láser de Colorante
• Longitud de onda 595nm. Ideal para lesiones vasculares de cara y
cuello. El pulso que maneja es ultracorto y suele acompañarse de
púrpura que tarda en remitir una semana. Hoy en día hay prototipos
nuevos que han alargado un poco el ancho de pulso y producen
menos púrpura.
• En IML se utiliza mucho en lesiones vasculares de cara y cuello con
luz pulsada de segunda generación porque la eficacia es altísima
y el paciente no sufre el componente de púrpura.
