Telémetros y designadores láser Autor: José Díaz Caro, Sistemas y Vehículos terrestres, INDRA. Palabras clave: telémetro, designador láser, emisor, contramedidas, munición guiada, apuntamiento, divergencia, energía, frecuencia. Metas Tecnológicas relacionadas: MT 1.2.1; MT 2.1.6. Historia del láser A finales de enero falleció uno de los coinventores del láser: Charles Tow-nes. Sus esfuerzos en esta área se vie-ron galardonados con el Premio Nobel en 1964, junto a A. M. Prokhorov y N. G. Basov. Townes, que trabajó sobre radar en la Segunda Guerra Mundial, posteriormente dirigiendo sus investi-gaciones hacia longitudes de onda más cortas hasta que en 1954 realizaría la primera demostración con un máser de microondas, precursor del láser. Durante esa época, el rango del espectro desde las ondas milimétricas, pasando por la banda de los terahercios hasta el infra-rrojo lejano, estaba inexplorado, si bien, muchos físicos comenzaron a pensar en trabajar a mayores frecuencias. Townes y Schawlow, que habían trabajado en espectroscopía óptica, formularon en 1958 la propuesta del “máser óptico” y comenzaron a trabajar sobre un medio activo gaseoso de metales alcalinos va-porizados. Sin embargo, la carrera de la fabricación del primer láser fue ganada por Theodore Maiman de los Hughes Research Laboratories, quien en 1960 realizó la primera demostración con un láser de rubí bombeado por una lámpa-ra de destello. La década de los 60 fue para la his-toria del láser como la de los 80 para la microelectrónica. Tras la aparición del primer láser de Maiman hasta nuestros días, se probaron diferentes medios activos, diseños de resona-dores y métodos de bombeo ópti-co. Acerca del tema que nos ocupa mencionar: • La demostración del primer láser de Nd:YAG1 por parte de los La- 1 Neodymium-doped yttrium aluminium garnet. Variedad de granate formado por una matriz de óxido de itrio y aluminio, do-boratorios En Profundidad Fig. 1. Estructura de niveles de energía y transiciones del ión de neodimio trivalente en el Nd3+:YAG. (Fuente: RP Photonics Encyclopedia, http://www.rp-photonics.com/ encyclopedia.html, © RP Photonics Consulting GmbH). Bell en 1964, aunque el primer láser de este elemento sobre una matriz de tugnstanato de calcio se realizó en 1961. • En 1969 se probaron tierras raras tri-valentes en matrices de vidrio, entre ellas el erbio con emisión a 1,54 μm. • En 1987 se produce el primer láser de Nd:YAG de 1 W en continua bom-beado con un diodo láser a 808 nm. Descripción del láser Nd:YAG Los láseres basados en Nd:YAG han sido los que se han utilizado más ex-tensivamente en aplicaciones civiles y militares, y son probablemente los más robustos hasta la fecha. Además, nuevas arquitecturas han permitido el bombeo eficiente con diodos láser, con respuesta rápida, altas energías, elevadas frecuencias de repetición y reducción de los efectos de len-te térmica que los han hecho láseres idóneos para designación y contrame-didas con la apropiada conversión de longitud de onda. paa con neodimio, que posee una longii-tud de onda de 1064 mm, es decir emite en infrarrojo. Un láser consiste esencialmente en un medio activo o medio de ganancia confinado en un resonador óptico que permite la retroalimentación y amplifi-cación de la luz por emisión estimu-lada. El cristal láser Nd3+:YAG es un medio de ganancia formado por una concentración de material dopante Nd típicamente del orden del 1% den-tro de una matriz cristalina de YAG. El Nd3+ sólo tiene unos niveles electróni-cos de transición permitidos entre los excitados y el fundamental tal y como se muestra en la figura 1. La fuente de bombeo adecuada sobre las bandas de absorción hace posible la excitación de los electrones desde el nivel fundamental. Estos electrones se desexcitan rápidamente de mane-ra no radiativa a un nivel metaesta-ble en el que permanecen un tiempo más largo, y por emisión espontanea a otros niveles y al fundamental. El Nd:YAG es un medio de ganancia de cuatro niveles cuyo nivel de absorción es el 4F5/2, y el metaestable el 4F3/2 con emisión espontanea predominante al 4I11/2 que es la que produce la línea a 1064 nm además de otras líneas de emisión. 14 Boletín de Observación Tecnológica en Defensa n.º 47. Segundo trimestre 2015
BOLETIN DE OBSERVACION TECNOLOGICA 47
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