Extraños Modos Trasversales de Láser Gaseoso

Por qué no todos los láseres emiten una mancha circular, te presentamos estos videos de [20 seg/c], donde puedes ver la espectacular transformación de la mancha de un láser de He-Ne.


Video de la emisión del láser He-Ne. El láser incide en una delgadísima hoja de papel y fue grabado.



El mismo video que el anterior, pero utilizamos un filtro polarizador para encontrar saltos en el cambio de modo de emisión. Diferentes modos tienen polarizaciones ortogonales diferentes.

Explicación:

Los láseres son fuentes de luz, sus principales componentes son tres: la fuente de energía, el medio activo y la cavidad láser.

La cavidad láser tiene el objetivo de amplificar y disminuir el esparcimiento del haz láser. Asimismo, la cavidad puede determinar el tipo de mancha que sale del láser.

En cualquier láser, existen dos modos de ondas estacionarias:


* El modo longitudinal, es determinado por el largo de medio activo y la cavidad, pero sólo sobreviven los modos que no son absorbidos por el medio activo.


Los modos longitudinales describen los colores de emisión del láser

Puedes visualizar los modos longitudinales como los lóbulos que aparecen en una cuerda al pulsarla



* El modo transversal, este modo es definido por la geometría en la cavidad láser, esta relacionado estrechamente con el tipo y forma de los espejos de la cavidad óptica, se puede describir por



El modo transversal más empleado es el gaussiano (denotado como TEM00), pues es el más intenso, tiene mínimo esparcimiento en el haz. Los otros modos presentan polarizacion ortogonal y desconozco sus aplicaciones en la vida cotidiana.

Los modos transvesales los puedes visualizar cómo las trazas de arena en una placa vibrando, este video de ondas estacionarias en una mesa te aclarara el punto.

¿Cómo se consiguió este efecto en un láser de He-Ne?

El láser gaseoso de mezcla de He-Ne es el más empleado en los laboratorios de facultad. Por su precio y calidad de haz es la mejor opción. Este laser de He-Ne lo adquirimos de la compañía Coherent y lo encontramos defectuoso; por una razón desconocida, la garantía de láser fue invalidada. Un día urgando en el laboratorio me lo encontré y descubrí su extraño secreto.

Realice pruebas en su fuente eléctrica (que resulto estable), en la presión del los gases (que es constante) y no encontré una defecto en láser.

Sospecho que en la mezcla de gas hay un contaminante, otro tipo de molécula o una mota de polvo, creo que este intruso presenta oscilaciones termodinámicas (cambios químicos, absorbe y libera energía) como una reacción química oscilante y por ello se observan estos extraños modos transversales

Hay muchas otras formas de obtener cambios en los modos tranversales, pero aquí no hay cambios externos

Ahora, danos tu opinión: ¿Por qué emite de este modo el láser?, ¿haz visto este tipo de efectos antes?, ¿cómo lo estudiarías tú?

Por cierto, este post participa en la edicion XXXVI del Carnaval de la Física, que en esta ocasión se organza en el sitio Hablando de Ciencia.

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