La siguiente cronología enumera diferentes aplicaciones de tecnología láser en la actualidad, específicamente entre los años 2000 y 2020. La lista no pretende ser completa ni exhaustiva. Más bien, proporciona una indicación de cómo los láseres han avanzado en diversas dimensiones: tamaño, potencia, ancho de pulso, longitud de onda, métodos y materiales. Como así en las diferentes aplicaciones.
Septiembre de 2003: Un equipo de investigadores del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, del Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA y de la Universidad de Alabama logra volar con éxito el primer avión propulsado por láser. El avión, con su armazón hecho de madera de balsa, tiene una envergadura de 1,5 m y pesa sólo 311 g. Su energía es suministrada por un láser invisible ubicado en tierra que sigue al avión en vuelo, dirigiendo su haz de energía a células fotovoltaicas especialmente diseñadas que se llevan a bordo para alimentar la hélice del avión.
Septiembre de 2006: John Bowers y sus colegas de la Universidad de California en Santa Bárbara, y Mario Paniccia, director del Laboratorio de Tecnología Fotónica de Intel Corp. en California, anuncian que han construido el primer láser híbrido de silicio alimentado eléctricamente utilizando procesos de fabricación de silicio estándar. El avance podría conducir a conductos de datos ópticos de bajo costo y de nivel de terabit dentro de las computadoras del futuro, dijo Paniccia.
Mayo de 2009: En la Universidad de Rochester, en Nueva York, el investigador Chunlei Guo anuncia un nuevo proceso que utiliza pulsos láser de femtosegundos para hacer que las bombillas incandescentes comunes sean supereficientes. El pulso láser, dirigido hacia el filamento de la bombilla, obliga a la superficie del metal a formar nanoestructuras que hacen que el tungsteno sea mucho más eficaz a la hora de emitir luz. El proceso podría hacer que una bombilla de 100 W consuma menos electricidad que una de 60 W, afirmó Guo.
29 de mayo de 2009: Se inaugura el láser más grande y de mayor energía del mundo, el National Ignition Facility (NIF) en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, California. En pocas semanas, el sistema comenzará a disparar sus 192 rayos láser sobre objetivos.
Junio de 2009: La NASA lanza el Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). El altímetro láser del Lunar Orbiter, que se encuentra a bordo del LRO, utilizará un láser para recopilar datos sobre los puntos más altos y más bajos de la Luna. La NASA utilizará esa información para crear mapas en 3D que podrían ayudar a determinar la ubicación del hielo lunar y los sitios de aterrizaje seguros para futuras naves espaciales. Mientras orbita la Luna, la sonda Lunar Reconnaissance Orbiter tomará fotografías y recopilará información sobre la superficie lunar.
Noviembre de 2009: Un equipo internacional de científicos (Nanfang Yu y Federico Capasso de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS), Hirofumi Kan del Grupo Láser de Hamamatsu Photonics y Jérôme Faist de ETH Zürich) demuestra láseres compactos, multihaz y de múltiples longitudes de onda que emiten en el IR. Normalmente, los láseres emiten un único haz de luz de una longitud de onda bien definida; Con sus capacidades multihaz, los nuevos láseres tienen usos potenciales en la detección de sustancias químicas, el monitoreo del clima y las comunicaciones.
Enero de 2010: la Administración Nacional de Seguridad Nuclear anuncia que el NIF ha entregado con éxito un nivel histórico de energía láser (más de 1 MJ) a un objetivo en unas pocas milmillonésimas de segundo y ha demostrado las condiciones de accionamiento del objetivo necesarias para lograr la ignición por fusión, un proyecto programado para el verano de 2010.
15 de julio de 2010: Un artículo publicado en la edición del del Journal of Applied Physics informó que los físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore utilizaron pulsos láser ultrarrápidos para investigar las propiedades básicas de los materiales. Con los pulsos láser, los investigadores generaron ondas de choque en una celda de yunque de diamante, que elevaron la presión en el argón y otros gases hasta 280.000 atmósferas.
2011: Los investigadores de la Universidad de Harvard, Malte Gather y Seok Hyun Yun, demostraron un láser viviente e informaron sobre los avances en la edición de junio de Nature Photonics. Diseñaron genéticamente células para producir un material novedoso: la proteína verde fluorescente (GFP), la sustancia que hace que las medusas sean bioluminiscentes. Luego colocaron una celda de 15 a 20 µm de diámetro en un resonador óptico y bombearon la celda con pulsos de luz azul. La célula disparó sin sufrir daños, abriendo así la puerta a aplicaciones médicas y biofotónicas.
2011: Científicos de la Universidad de California en Riverside, dirigidos por el profesor Jianlin Liu, produjeron láseres de guía de ondas de nanocables de óxido de zinc. Sus hallazgos aparecieron en la edición de julio de Nature Nanotechnology. Al idear una forma de crear material tipo p, el equipo pudo formar un diodo de unión p-n. Cuando se alimentaba con una batería, este diodo hacía que los nanocables se dispararan desde sus extremos. Los láseres de nanocables podrían ser más pequeños y de menor costo, con mayor potencia y longitud de onda más corta que otros láseres de diodos semiconductores ultravioleta.
2012: En julio se estableció un nuevo récord: potencia máxima superior a 500 billones de vatios. Entregados por 192 rayos láser UV en la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, los 1,85 MJ de energía alcanzaron un objetivo que tenía solo 2 mm de diámetro. El nivel de energía permitió estudiar estados de la materia como los que se encuentran en los centros de planetas y estrellas, y permitió investigar la fusión del hidrógeno como posible fuente de energía. La breve explosión de energía también duplicó las condiciones dentro de un dispositivo nuclear moderno, proporcionando una manera de verificar simulaciones sin pruebas reales. El nivel de energía fue un 85% superior al alcanzado en la instalación en marzo de 2009.
Agosto 2012: Un láser impactó una roca en Marte. Era el rover Curiosity de la NASA poniéndose a trabajar. En septiembre, el rover comenzó lo que iba a ser una misión de dos años. La instrumentación del Curiosity utilizó un cristal Nd:KGW para producir luz a 1,067 µm. Luego, la luz viajó a través de un telescopio y se enfocó en un punto a una distancia de entre 1 y 7 metros. Pulsos repetidos de luz generaron una columna de luz desde la roca, lo que permitió el uso de espectroscopia de ruptura inducida por láser y una determinación de la composición de la roca.
Noviembre de 2009: Un equipo internacional de científicos (Nanfang Yu y Federico Capasso de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS), Hirofumi Kan del Grupo Láser de Hamamatsu Photonics y Jérôme Faist de ETH Zürich) demuestra láseres compactos, multihaz y de múltiples longitudes de onda que emiten en el IR. Normalmente, los láseres emiten un único haz de luz de una longitud de onda bien definida; Con sus capacidades multihaz, los nuevos láseres tienen usos potenciales en la detección de sustancias químicas, el monitoreo del clima y las comunicaciones.
Enero de 2010: la Administración Nacional de Seguridad Nuclear anuncia que el NIF ha entregado con éxito un nivel histórico de energía láser (más de 1 MJ) a un objetivo en unas pocas milmillonésimas de segundo y ha demostrado las condiciones de accionamiento del objetivo necesarias para lograr la ignición por fusión, un proyecto programado para el verano de 2010.
15 de julio de 2010: Un artículo publicado en la edición del del Journal of Applied Physics informó que los físicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore utilizaron pulsos láser ultrarrápidos para investigar las propiedades básicas de los materiales. Con los pulsos láser, los investigadores generaron ondas de choque en una celda de yunque de diamante, que elevaron la presión en el argón y otros gases hasta 280.000 atmósferas.
2011: Los investigadores de la Universidad de Harvard, Malte Gather y Seok Hyun Yun, demostraron un láser viviente e informaron sobre los avances en la edición de junio de Nature Photonics. Diseñaron genéticamente células para producir un material novedoso: la proteína verde fluorescente (GFP), la sustancia que hace que las medusas sean bioluminiscentes. Luego colocaron una celda de 15 a 20 µm de diámetro en un resonador óptico y bombearon la celda con pulsos de luz azul. La célula disparó sin sufrir daños, abriendo así la puerta a aplicaciones médicas y biofotónicas.
2011: Científicos de la Universidad de California en Riverside, dirigidos por el profesor Jianlin Liu, produjeron láseres de guía de ondas de nanocables de óxido de zinc. Sus hallazgos aparecieron en la edición de julio de Nature Nanotechnology. Al idear una forma de crear material tipo p, el equipo pudo formar un diodo de unión p-n. Cuando se alimentaba con una batería, este diodo hacía que los nanocables se dispararan desde sus extremos. Los láseres de nanocables podrían ser más pequeños y de menor costo, con mayor potencia y longitud de onda más corta que otros láseres de diodos semiconductores ultravioleta.
2012: En julio se estableció un nuevo récord: potencia máxima superior a 500 billones de vatios. Entregados por 192 rayos láser UV en la Instalación Nacional de Ignición del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, los 1,85 MJ de energía alcanzaron un objetivo que tenía solo 2 mm de diámetro. El nivel de energía permitió estudiar estados de la materia como los que se encuentran en los centros de planetas y estrellas, y permitió investigar la fusión del hidrógeno como posible fuente de energía. La breve explosión de energía también duplicó las condiciones dentro de un dispositivo nuclear moderno, proporcionando una manera de verificar simulaciones sin pruebas reales. El nivel de energía fue un 85% superior al alcanzado en la instalación en marzo de 2009.
Agosto de 2012: un láser impactó una roca en Marte. Era el rover Curiosity de la NASA poniéndose a trabajar. En septiembre, el rover comenzó lo que iba a ser una misión de dos años. La instrumentación del Curiosity utilizó un cristal Nd:KGW para producir luz a 1,067 µm. Luego, la luz viajó a través de un telescopio y se enfocó en un punto a una distancia de entre 1 y 7 metros. Pulsos repetidos de luz generaron una columna de luz desde la roca, lo que permitió el uso de espectroscopia de ruptura inducida por láser y una determinación de la composición de la roca.
2013: Los pulsos láser que viajan a través de cables de fibra óptica transportan información del mundo, desde transacciones financieras hasta videos de gatos. En un artículo de diciembre en Nature Communications, los investigadores Camille Brès y Luc Thévenaz de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) mostraron cómo colocar hasta 10 veces más pulsos en una fibra. Al modular los láseres, los científicos produjeron pulsos con frecuencias de igual intensidad, haciendo que los pulsos fueran rectangulares y capaces de encajar entre sí con poco o ningún espacio desperdiciado.
2014: Los físicos Yuri Rezunkov y Alexander Schmidt informaron en un artículo de Applied Optics de octubre que los cohetes podrían recibir impulso de los láseres. La ablación por láser se ha propuesto desde hace mucho tiempo para la propulsión de cohetes. En este método, un láser golpea una superficie y crea una columna de plasma que genera empuje a medida que sale. La integración de la ablación láser con un sistema de dirección de gas para que la columna fluya cerca de las paredes interiores de las boquillas de una nave espacial aumenta la velocidad a la que sale la columna, aumentando así el empuje y haciendo que la técnica sea más práctica.
Noviembre de 2014: La Agencia Espacial Europea y organizaciones asociadas utilizaron láseres para crear una transmisión gigabit entre un satélite en órbita terrestre baja y uno en órbita geosincrónica, a una distancia de unos 45.000 km. Dijeron que el diseño podría escalar a 7,2 Gb/s en el futuro. Debido a que el enlace era más rápido que lo que estaba disponible antes, los datos podrían fluir entre satélites y, en última instancia, llegar a la Tierra a un ritmo más rápido. El sistema utilizado anteriormente sólo podía transmitir a estaciones terrestres designadas cuando el satélite estaba dentro del alcance. La vinculación a satélites geosincrónicos eliminó estas brechas. Un láser procedente de Tenerife, se conecta con un satélite en órbita, proporcionando una ruta óptica de datos.
2014: Un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley informó en la edición de diciembre de Physical Review Letters sobre un nuevo récord mundial para un acelerador de partículas compacto o “de mesa”: 4,25 GeV. Esto se logró en un tubo de 9 cm de largo, lo que significa que el gradiente de energía que aceleró los electrones fue 1000 veces mayor que el de los aceleradores de partículas tradicionales. Los científicos dispararon pulsos de láser de subpetavatios al plasma. Acercándose a un billón (1015 o un millón de billones) de vatios, los pulsos de energía luminosa empujaron a los electrones como un surfista montando una ola, por lo que se acercaron al 0,01% de la velocidad de la luz.
2015: Los investigadores Anders Kristensen y otros de la Universidad Técnica de Dinamarca informaron en un artículo de Nature Nanotechnology de diciembre que una impresión láser demasiado pequeña para ser vista a simple vista podría usarse para codificar datos. Utilizaron rayos láser para deformar columnas de 100 nm de diámetro, haciendo que las columnas produjeran colores cuando se iluminaban. Los científicos aprovecharon esto para crear una reproducción de 50 µm de ancho de la "Mona Lisa", unas 10.000 veces más pequeña que el original. Los usos potenciales incluían la creación de pequeños números de serie o códigos de barras y otra información, dijeron los investigadores.
2015: Dos grupos publicaron simultáneamente trabajos en Nano Letters (Universidad de St Andrews) y Nature Photonics (Escuela de Medicina de Harvard) sobre investigaciones que involucran células que tragan microresonadores. Estas cuentas microscópicas de plástico atrapan la luz obligándola a seguir una trayectoria circular a lo largo de su circunferencia. Cuando son bombeados ópticamente por fuentes de luz de nanojulios, los resonadores emiten energía sin dañar la célula. La composición espectral del microláser es diferente para cada célula. Esto, señalaron los investigadores, podría permitir nuevas formas de seguimiento celular, detección intracelular e imágenes adaptativas para miles, millones y potencialmente miles de millones de células.
2016: En el Simposio de Litografía Avanzada SPIE en San José, California, en febrero, el fabricante de herramientas de litografía de semiconductores ASML anunció que la tecnología de litografía EUV (ultravioleta extrema) finalmente parecía estar lista. Después de años de desarrollo en los que el progreso se retrasó porque la fuente de luz no era lo suficientemente brillante, ASML apoyó el enfoque del plasma producido por láser. Con este método, un láser infrarrojo de CO2 dispara un pulso concentrado a una gota microscópica de estaño fundido. Después de filtrar la ráfaga de emisión resultante, el resultado fue un pulso de luz de 13,5 nm, o EUV. Esta tecnología y su longitud de onda resultante, mucho más corta que los láseres UV de 193 nm de profundidad utilizados en la producción de semiconductores, son clave para seguir avanzando en la fabricación de semiconductores.
Septiembre de 2016: Laser Guide Star Alliance obtuvo el tercer puesto en el Premio a la Innovación Berthold Leibinger 2016. Los telescopios modernos utilizan la corrección óptica del frente de onda para eliminar las oscilaciones atmosféricas que hacen brillar a las estrellas. El resultado conduce a la capacidad de ver tan bien como cualquier cosa que se pueda lograr en el espacio. Sin embargo, el logro requiere estrellas guía que sean lo suficientemente brillantes como para poder realizar la corrección. Si no se ven estrellas guía, los astrónomos crean estrellas artificiales excitando una capa de sodio a una altitud de unos 90 km. Para el Very Large Telescope con sede en el desierto de Atacama en Chile, Laser Guide Star Alliance utilizó amplificación Raman para generar la longitud de onda requerida a una potencia significativamente superior a 20 W, un nivel de potencia récord. El equipo utilizó láseres de diodo y fibra en un esfuerzo de desarrollo que duró ocho años.
2017: Desde su debut comercial en 1990 aproximadamente, los láseres de fibra resistentes se can vuelto cada vez más potentes y han aparecido en más aplicaciones; un ejemplo de ello es un arma desarrollada por Lockheed Martin para los EE. UU. militar Durante las pruebas realizadas en marzo, el sistema produjo un único haz de 58 kW, un récord mundial para un láser de este tipo. En pruebas realizadas en 2015, un láser con la mitad de esta potencia inutilizó un camión a una milla de distancia. Según informes publicados, el láser alcanza el umbral de 60 kW combinando varios haces y funcionando cerca del límite de difracción. También se dice que el sistema láser es eficiente y traduce más del 43% de la electricidad consumida en luz.
2018: En un artículo de Optica de agosto, investigadores del NIST (el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) demostraron que la telemetría láser comercial podría proporcionar imágenes en 3D de objetos mientras se derriten en un incendio. El equipo del NIST midió superficies 3D en trozos de chocolate y un juguete de plástico con una precisión de 30 µm desde dos metros. La posibilidad de medir con precisión y seguridad las estructuras en llamas a medida que colapsan podría ser útil para comprender el proceso de destrucción y luego reconstruir lo sucedido.
Los investigadores del NIST demostraron que el alcance del láser podía "ver a través de las llamas" para crear esta imagen de un esqueleto de juguete de plástico. El alcance láser capturó la compleja forma 3D del esqueleto, con la profundidad indicada por un color falso. El plástico no se derritió ni se deformó en el fuego, a diferencia de los trozos de chocolate.
2019: Los investigadores del MIT describieron una forma de utilizar láseres para transmitir susurros a los oyentes. Los científicos utilizaron un láser de tulio de longitud de onda de 1,9 µm para excitar moléculas de agua cerca de un micrófono, que transmitía una señal audible. La señal sonó tan fuerte como una conversación normal. La técnica podría permitir el envío de mensajes secretos, con posibles aplicaciones en el ámbito militar y publicitario. Un artículo apareció en enero en Optics Letters.
2020: El láser más potente del mundo se construirá en Oxfordshire, gracias a una nueva financiación de 85 millones de libras esterlinas para esta tecnología. Los científicos pretenden desarrollar una tecnología que será "millones, billones, billones de veces más brillante que la luz solar más brillante" del mundo. Se cree que la tecnología tendrá aplicaciones prácticas en fusión nuclear, energías renovables y baterías.El láser más potente que se encuentra actualmente en la Central Laser Facility de Oxfordshire es el Vulcan, que se utiliza en la física del plasma. El Vulcan 20-20 tendrá una potencia 20 veces mayor con ocho rayos adicionales, lo que lo convertirá en el láser más potente del mundo.Un solo pulso del láser entregará más potencia que toda la Red Nacional, en una explosión que durará una billonésima de segundo en un objetivo minúsculo. La construcción del láser tardará seis años en completarse, lo que creará numerosos puestos de trabajo en el sector científico, así como para diseñadores, ingenieros y técnicos.
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