Unláser de helio-neón, oláser HeNe, es un tipo deláser de gas que utiliza comomedio activo una mezcla gaseosa dehelio yneón. Los láseres de helio-neón emiten, habitualmente, a unalongitud de onda de 633nm y, por lo tanto, enluz visible de color rojo. Son un tipo de láser habitual en aplicaciones industriales y científicas y a menudo se utilizan en laboratorios docentes.
El láser de helio-neón fue el primer láser de gas inventado. Se debe a Ali Javan, William Bennett Jr. y Donald Herriott que en 1960 lograron en losLaboratorios Bell una emisión continua con este láser en1,15 μm.[1]
Antes de que apareciesen losdiodos láser, hoy tan numerosos y tan baratos, los láseres de helio-neón se utilizaban para leer elcódigo de barras.
El medio activo del láser es una mezcla de helio y de neón contenida en un tubo de vidrio cerrado, en una proporción de 5:1 aproximadamente y a unapresión relativamente baja (habitualmente alrededor de 300Pa). La energía para elbombeo se consigue con una descarga eléctrica de unos 1000 V a través de doselectrodos situados a cada extremo del tubo. Lacavidad resonante suele estar formada por unespejo plano de alta reflectancia en un extremo y un espejo cóncavo con una transmisión de un 1% al otro extremo. Todo ello es de pequeñas dimensiones, con una cavidad que no rebasa los 50 cm y que normalmente es de unos 15-20 cm.
Los láseres de helio-neón tienen unaspotencias de salida de entre 1 mW y 100 mW. Lalongitud de onda es de 632,816 nm en el aire, que corresponde a una longitud de onda de 632,991 nm en elvacío. En cada caso particular, la longitud de onda obtenida se encuentra en un intervalo de 0,002 nm alrededor de este valor, debido a las fluctuaciones térmicas que provocan pequeñas oscilaciones de las dimensiones de la cavidad. Aun así, las versiones del láser con estabilización de frecuencia pueden llegar a mantener la longitud de onda en un valor constante en 2 partes en 1012 durante años.
El proceso de emisión láser en un láser de helio-neón se inicia con las colisiones de los electrones procedentes de la descarga eléctrica con los átomos de helio del gas. Este hecho excita los átomos de helio que pasan delestado fundamental a losestados excitados metaestables 23S1 y 21S0. Por otro lado, las colisiones de los átomos de helio excitados con los átomos de neón en el estado fundamental excita estos últimos y los hace subir hasta el nivel 5s. Esto es debido a una coincidencia de los niveles energéticos de los átomos de helio y los de neón. El proceso se puede representar con la siguiente ecuación de reacción:
donde * representa un estado excitado y ΔE la pequeña diferencia de energía entre los estados excitados de ambos átomos, que es de unos 0,05eV.
El número de átomos de neón excitados aumenta a medida que se van produciendo más colisiones entre átomos de helio y átomos de neón, hasta obtener unainversión de población entre los niveles electrónicos del neón 5s, 3p y otros. Laemisión estimulada y laemisión espontánea correspondiente a la desexcitación del estado 5s (2P1/2) al 3p (2P1/2) provoca la emisión de luz de longitud de onda 632,991 nm, el habitual de los láseres de helio-neón. Después de esta transición láser se produce una rápida caída del nivel 3p al estado fundamental 2p gracias a las colisiones de los átomos de neón con las paredes del recipiente. Debido a este proceso necesario, el tubo láser no puede ser muy grande y, por lo tanto, los láseres de helio-neón tienen una limitación en tamaño y en potencia.
Con una precisa selección de los espejos de la cavidad un láser de helio-neón puede emitir en otras longitudes de onda. Hay transicionesinfrarrojas a 3,39 μm y a 1,15 μm, así como varias transiciones en el visible: una emisión en el verde (543,5 nm, denominada el «láserGreeNe», que juega con el término inglésgreen, "verde"), una emisión en el amarillo (594 nm) y una emisión en el naranja (612 nm). La longitud de onda habitual de 633 nm en realidad tiene una ganancia muy inferior a algunas de estas otras, como las infrarrojas, pero estas se pueden suprimir de forma efectiva utilizando determinados recubrimientos en los espejos.
Elancho de banda del láser está dominado por elensanchamiento Doppler y es bastante estrechado para la transición de 633 nm (1,5 GHz). Este hecho, junto con la emisión en el visible y una calidad del haz excelente, hacen del láser de helio-neón una fuente de luz muy útil enholografía y enespectroscopia. Antes de la invención de losdiodos láser eran los láseres utilizados en lectores decódigos de barras.
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Datos:Q663088
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