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Laser

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Laser

  1. 1. Ing. Arminda•Bonafón Ciriaco, Jésica Laylín•Caraza Barrera, Andony Paolo•Casaico Huaranga, Carmen Cecilia•Fabián Cubas, Bladimir Emanuel•Guevara Santiago, Sherman Anthony•Jacobe Alarcón, Mónica
  2. 2. Nacimiento del láser (T. H. MAIMAN)
  3. 3. 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 fuerechazado por Physics Review Letters,que creyó que no era tema de necesariarápida publicación. Finalmente lospublico en dos revistas inglesas (T. H.Maiman, “Optical maser action un ruby”,British Comunications and Electronics,7, 674 (1960); Nature, 187, 493 (1960)
  4. 4. Esquema del primerlaser de rubí, tal y como aparece en el articulo. T. H. Maiman, mostrando su primer laser de rubí. Esquema eléctrico del circuito empleado.
  5. 5. El desarrollo del primer laser de rubí costo únicamente del ordende $ 50.000, mientras que otros laboratorios estaban invirtiendo enen esas fechas cantidades próximas al millón de dólares. Puedeconsiderarse mas un desarrollo de ingeniería que de físicaaplicada. Diagrama de niveles de energía en el rubí
  6. 6. EL SEGUNDO LASER
  7. 7. Posteriormente, con el fin de controlar los pulsos que seobtenían de los láseres existentes, ideo la técnica de laconmutación pasiva de Q (“Q-switching”) mediante eluso de un cierto tipo de colorante orgánico queabsorbían a 649,3 nm. Al introducir una cubeta con él enla cavidad de un laser de rubí, en lugar del usual trenpicos, se obtenían pulsos gigantes de una duración de20 nseg. Con esta base pudo desarrollar, pocodespués, los primeros láseres estables de colorante(“dye lasers”).
  8. 8. El laser de He-Ne: A. Javan
  9. 9. 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 ydel Neón queintervienen en elproceso de emisiónlaser.
  10. 10. 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 desalida.
  11. 11. El laser de CO2: K. Patel
  12. 12. 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 primerasaplicaciones del láser de CO2 en odontología
  13. 13. En 1983 Terry Myers,encuentra que esposible vaporizar cariescon láser de ND:YAG,diseña algunos cambiosy adaptaciones para usodental como son laspulsaciones y el que sepueda trasmitir a travésde fibras ópticas lo quefacilita su uso enodontología. En 1989 Myers comienza a trabajar en el primer láser dental de ND:YAG, modelo dLase 300 con el cual obtienen excelentes resultados.
  14. 14. • 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.
  15. 15. Componentes1. Medio activo para la formación del láser2. Energía bombeada para el láser3. Espejo reflectante al 100%4. Espejo reflectante al 99%5. Emisión del rayo láser
  16. 16. Componentes del Láser
  17. 17. ¡ 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
  18. 18. 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
  19. 19. 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 generaciónde un haz láser.
  20. 20. 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.
  21. 21. 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.
  22. 22. 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.
  23. 23. El primer láser fue desarrolladopor Maiman en 1960 utilizandocomo medio activo un cristalcilíndrico de rubí. El láser de gasde CO2, que emite en el rangodel infrarrojo, es capaz deproporcionar grandes potencias ypresenta un gran rendimiento, porello es el más usado.Éste tipo deláser es utilizado en numerosas ydiversas aplicaciones, como porejemplo en la manufacturaindustrial, comunicaciones, soldadura y cortado de acero, entreotras.
  24. 24. Los láser de IónArgon y Kryptonson utilizados enlas discotecas yaque emiten en elrango delespectro visible
  25. 25. • El láser Nd:YAG pertenece algrupo de los láser de estadosólido y emite también en elrango del infrarrojo, siendoampliamente empleado comoen el tratamient ooftalmológico de lascataratas, en medicina estéticao en procesosindustriales, comotratamientos de superficie ymecanizados.
  26. 26. • Los láser de diodo están construidoscon materiales semiconductores soncada vez más utilizados debido a susventajosas características, como unmenor tamaño y elevadas potencias detrabajo. Sin embargo la calidad de salidadel haz es menor que con láser
  27. 27. • 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.
  28. 28. Aplicaciones más cotidianas de los sistemas láser son, porejemplo, el lector del código de barras, el almacenamientoóptico y la lectura de información digital en discos compactos(CD) o en discos versátiles digitales (DVD), que se diferenciaen que éstos últimos utilizan una longitud de onda más corta(emplean láser azul en vez de rojo). Otra de las aplicacionesson las fotocopiadoras e impresoras láser, o lascomunicaciones mediante fibra óptica.
  29. 29. • 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.
  30. 30. 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.
  31. 31. • 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.
  32. 32. • 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.
  33. 33. • 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.
  34. 34. • En oftalmología: El empleo de los rayos láser también es muy útil en eltratamiento de la retinopatía causada por la diabetes(para evitar el sangramiento de vasos sanguíneosanormales), para prevenir y tratar el desprendimientode la retina (al sellar pequeñas áreas dedesgarramiento), y para destruir los tumores pequeñosque puedan desarrollarse en la retina.Igualmente, elrayo láser se emplea para restaurar la visión, cuando lamisma se vuelve opaca después de la cirugía decataratas.
  35. 35. • 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.
  36. 36. 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.
  37. 37. • 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.
  38. 38. PrincipalesAplicaciones
  39. 39. 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.
  40. 40. 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.
  41. 41. 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.
  42. 42. 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.
  43. 43. 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.
  44. 44. LÁSER TERAPIA EN FISIOTERAPIA Y REHABILITACIÓNEfectos 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.
  45. 45. 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 unaalternativa menos invasiva y dolorosa que el extirpamiento quirúrgico de las venas varicosas.
  46. 46. Láseres empleados en el tratamiento de problemas vasculares (varices, cuperosis, angiomas)El objetivo al tratar esta patología es conseguir la eliminación de losvasos dilatados. Para ello empleamos láseres cuya longitud de ondahaga que se dirijan fundamentalmente hacia la hemoglobina. Por lotanto, vamos a transmitir un calor al interior del vaso, que difunde a lasparedes 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.

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