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Un láser de estado sólido es un láser que utiliza un medio de ganancia que es un sólido , en lugar de un líquido como en los láseres de colorante o un gas como en los láseres de gas . Los láseres SOLIDOS basados ​​en semiconductores también se encuentran en estado sólido, pero generalmente se consideran una clase separada de los láseres de estado sólido
El primer láser, el láser rubí de Maiman, fue un láser de varilla bombeada con lámpara de destello, y este diseño se convirtió en el estándar para los láseres de estado sólido durante los próximos 30 años. Las lámparas de destello o de arco eran los medios más poderosos para el bombeo óptico en ese momento y una varilla de varios milímetros de diámetro estaba bien adaptada para absorber la luz de la bomba cuando se colocaba en paralelo con una o más lámparas de arco en una bomba elíptica o de reflexión difusa. cavidad. Solo el rubí fue reemplazado pronto por Nd: YAG, que es un sistema láser de 4 niveles casi ideal cuando se opera a 1064 nm. Las órdenes de magnitud del umbral del láser inferior compensaron con mucho la absorción no óptima de la radiación de la lámpara por el espectro de líneas del Nd3 +.
Generalmente, el medio activo de un láser de estado sólido consiste en un material "huésped" cristalino o de vidrio , al que se le añade un " dopante " tal como neodimio , cromo , erbio , tulio o iterbio . Muchos de los dopantes comunes son elementos de tierras raras , porque los estados excitados de tales iones no están fuertemente acoplados con las vibraciones térmicas de sus redes cristalinas ( fonones ), y sus umbrales operacionales pueden alcanzarse a intensidades relativamente bajas de bombeo láser .
Hay muchos cientos de medios de estado sólido en los que se ha logrado la acción del láser, pero relativamente pocos tipos son de uso generalizado. De estos, probablemente el más común es el granate de itrio aluminio dopado con neodimio (Nd: YAG). El vidrio dopado con neodimio (Nd: vidrio) y los vidrios o cerámicas dopados con iterbio se utilizan a niveles de potencia muy altos ( teravatios ) y altas energías ( megajulios ), para la fusión por confinamiento inercial de haces múltiples .
El primer material utilizado para los láseres fueron los cristales de rubí sintéticos . Los láseres de rubí todavía se utilizan para algunas aplicaciones, pero no son comunes debido a su baja eficiencia energética. A temperatura ambiente, los láseres de rubí emiten solo pulsos cortos de luz, pero a temperaturas criogénicas se puede hacer que emitan un tren continuo de pulsos.
El bombeo óptico es un proceso en el que la luz se utiliza para elevar (o "bombear") electrones desde un nivel de energía más bajo en un átomo o molécula a uno más alto. Se utiliza comúnmente en la construcción de láser para bombear el medio láser activo a fin de lograr la inversión de la población . La técnica fue desarrollada en 1966 Premio Nobel ganador Alfred Kastler a principios de 1950.
El bombeo óptico también se usa para bombear cíclicamente electrones unidos dentro de un átomo o molécula a un estado cuántico bien definido . Para el caso más simple de bombeo óptico coherente de dos niveles de una especie atómica que contiene un solo electrón de capa exterior , esto significa que el electrón se bombea coherentemente a un único subnivel hiperfino (etiquetado ), que se define por la polarización del láser de bombeo.
El bloqueo de modo es una técnica en óptica mediante la cual se puede hacer que un láser produzca pulsos de luz de duración extremadamente corta, del orden de picosegundos ( 10-12  s) Un láser operado de esta manera a veces se denomina láser de femtosegundo , por ejemplo, en la cirugía refractiva moderna . La base de la técnica es inducir una relación de fase fija entre los modos longitudinales de la cavidad resonante del láser . La interferencia constructiva entre estos modos puede hacer que la luz láser se produzca como un tren de pulsos. Entonces se dice que el láser está "bloqueado en fase" o "bloqueado en modo".
Los láseres de estado sólido se están desarrollando como armas opcionales para el F-35 Lightning II y están alcanzando un estado casi operativo, así como la introducción del sistema de armas láser FIRESTRIKE de Northrop Grumman . En abril de 2011, la Marina de los Estados Unidos probó un láser de estado sólido de alta energía. El rango exacto está clasificado, pero dijeron que disparó "millas, no yardas".
El uranio - dopado fluoruro de calcio fue el segundo tipo de láser de estado sólido inventado, en la década de 1960. Peter Sorokin y Mirek Stevenson en IBM 's laboratorios en Yorktown Heights (Estados Unidos) lograron la acción láser a 2,5 micras poco después de Maiman ' s láser de rubí .
El Ejército de los Estados Unidos se está preparando para probar un sistema láser montado en un camión utilizando un láser de fibra de 58 kW. La escalabilidad del láser abre el uso en todo, desde drones hasta barcos masivos en diferentes niveles de potencia. El nuevo láser pone el 40 por ciento de la energía disponible en su rayo, que se considera muy alto para los láseres de estado sólido. Dado que cada vez más vehículos y camiones militares utilizan motores híbridos avanzados y sistemas de propulsión que producen electricidad para aplicaciones como láseres, es probable que las aplicaciones proliferen en camiones, drones, barcos, helicópteros y aviones.