Historia de la tecnología láser

En el principio estaba: Albert Einstein. A principios del siglo XX, el famoso físico examinó de cerca el fenómeno de la luz en sus investigaciones. Una de sus reflexiones giraba en torno a la cuestión de si la luz podría consistir en "paquetes de energía" individuales (ya se conocía la hipótesis cuántica de Planck). Con el "principio de emisión estimulada" resultante de estas reflexiones, Einstein sentó las bases para el desarrollo de una tecnología que ahora conocemos como tecnología láser. Sin embargo, pasaron más de 40 años antes de que el físico Charles Townes pusiera en práctica los fundamentos teóricos de Einstein en términos de emisión estimulada. Emisión estimulada significa que un medio activo por láser puede almacenar energía temporalmente mediante, por ejemplo, la irradiación con luz. Esta energía almacenada se puede recuperar "por la fuerza", por lo que se amplifica el rayo láser.

Del máser al láser

A fines de la década de 1940, Townes experimentó con microondas y en 1951 construyó un dispositivo que podría generar y amplificar estas microondas. Basado en la teoría de Einstein, Townes le dio a su descubrimiento el nombre de "máser", un acrónimo en inglés de "amplificación de microondas por emisión estimulada de radiación" ("microwave amplification by stimulated emission of radiation"). Lo que era posible con las microondas, es decir, la amplificación por emisión estimulada de radiación, también debería, por ende, ser factible para la luz infrarroja o convencional, sabiendo que a medida que disminuye la longitud de onda, el costo de construir un láser aumenta enormemente.

Sin embargo, pasaron algunos años más antes de que se construyera una "amplificación de luz por emisión estimulada de radiación" ("light amplification by stimulated emission of radiation"), o láser, dicho de forma breve, a partir de esta suposición. Todo el material requerido para construir un láser era conocido y estaba disponible. Una lámpara de flash, un rubí fabricado sintéticamente dopado con cromo, y una funda de metal finalmente formaron el primer láser en manos del físico Theodore Maiman en 1960. Sin embargo, los expertos no prestaron en un primer momento mucha atención a este descubrimiento. Todo lo contrario: mientras que Maiman quería que sus hallazgos fueran dados a conocer en una revista, los editores se negaron a aceptar el texto; la posibilidad de combinar rayos de luz coherentes con alta pureza de color parecía demasiado irrelevante.

Solo con el paso de los años se hizo evidente lo que es posible hacer con la tecnología láser. Hoy en día, existe una amplia gama de sistemas láser. Y todo se basa en el principio que Einstein predijo en 1917 y Theodore Maiman demostró experimentalmente en 1960.

Evolución del láser desde la década de 1960

Una vez que se conoció el principio de la tecnología láser, el desarrollo se tornó súbitamente más veloz. Ya en 1961 se utilizó en los Estados Unidos un láser de rubí en oftalmología. Particularmente en medicina, la invención se convirtió rápidamente en un todo terreno y sentó las bases de la era de la cirugía mínimamente invasiva.

Un año después, en 1962, en los Estados Unidos ya se investigaba también el láser de semiconductor. Este láser ultracompacto se puede utilizar en funcionamiento continuo y es muy fácil de integrar en componentes electrónicos. 

En 1964, Kumar Patel inventó el primer láser de CO2, con una alta potencia de haz y, por lo tanto, apto para uso industrial. Desde entonces, se han cortado, perforado, marcado o soldado metales con este láser. Incluso hoy en día, los láseres de CO2 son una parte indispensable de la producción moderna, más de 50 años después de su descubrimiento. 

A partir de 1966, la física del láser se volvió colorida. Con el desarrollo del láser de colorante, se puede seleccionar libremente la longitud de onda de la luz láser a lo largo de un espectro de colorantes fluorescentes. Desde entonces, los láseres de colorante se han utilizado principalmente en espectroscopía.

El láser se convierte en una mercancía

Los CD y CD ROM, ahora casi extintos, fueron posibles desde 1972 en adelante. Con la invención del láser semiconductor, la física del láser finalmente penetra en el mercado masivo. Desde la década de 1980, la nueva tecnología de la fotónica, una combinación de diodos láser y transmisión de fibra de vidrio, resulta adecuada para la producción en masa y garantiza altas velocidades de datos en Internet.

Finalmente, en 1998, los diodos láser se volvieron más pequeños que la longitud de onda de la luz que emiten. Desde entonces, los nanoláseres se han utilizado en procesamiento de datos, medicina o transmisión de señales ópticas.

El láser que se usa en la actualidad

En el sector médico, los rayos láser eliminan el tejido tumoral en el campo de la termoterapia inducida por láser y se utilizan para unir la retina desprendible o tratar venas varicosas.

En cosmética, los láseres eliminan tatuajes viejos no deseados o se usan para la depilación permanente. Debido a la alta radiación de calor y a los productos de reacción de los pigmentos de color alterados/destruidos térmicamente, el uso de láser para eliminar tatuajes es arriesgado. Sin embargo, el método se ha establecido en gran medida como al usual.

En la construcción de túneles, las máquinas láser proporcionan un rayo direccional que hace posible la tunelización extremadamente precisa de las máquinas tuneladoras.

Otras aplicaciones de las máquinas láser

El láser también está siempre presente en nuestra vida cotidiana. El rayo de luz quema CD, imprime papel o escanea nuestras compras en la caja del supermercado. Los láseres facilitan presentaciones como punteros láser o se utilizan para medir distancias rápida y fácilmente. 

En el sector industrial, el láser perfora, corta, marca o suelda metales. Los láseres son extremadamente precisos incluso con las geometrías más difíciles, donde fallarían los métodos de procesamiento convencionales como el torneado o el fresado. 

En investigación, los láseres se usan en espectrometría de masas para excitar estados atómicos o moleculares más altos o para estudiar la atmósfera. 

La idea de la producción de energía a través del láser aún dando sus primeros pasos. En el campo de la fusión nuclear, los láseres de alta potencia producen plasmas extremadamente densos de alta densidad de partículas y temperaturas de hasta 1 millón de grados. Sin embargo, todavía no está claro cuándo se puede generar una fusión nuclear exotérmica estable.

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