Láser de electrones libres
Un láser de electrones libres, o FEL, es un láser que produce un haz de luz muy brillante. Es básicamente una super linterna. Comparte las mismas propiedades ópticas que los láseres convencionales, como la emisión de un haz formado por radiación electromagnética coherente que puede alcanzar una gran potencia. El FEL utiliza principios de funcionamiento para formar el haz que son muy diferentes a los de un láser convencional. A diferencia de los láseres de gas, líquido o estado sólido, como los láseres de diodo, en los que los electrones se excitan mientras están ligados a los átomos, los FEL utilizan un haz de electrones relativistas como medio emisor de láser que se mueve libremente a través de una estructura magnética, de ahí el término de electrón libre. El láser de electrones libres tiene la gama de frecuencias más amplia de todos los tipos de láser, y puede ser ampliamente sintonizable, abarcando actualmente la longitud de onda de las microondas, pasando por la radiación de terahercios y los infrarrojos, hasta el espectro visible, el ultravioleta y los rayos X.
Los láseres de electrones libres fueron inventados por John Madey en 1976 en la Universidad de Stanford. El trabajo se basa en la investigación realizada por Hans Motz y sus colaboradores, que fabricaron el primer ondulador en Stanford en 1953 utilizando la configuración magnética del wiggler, que es el núcleo de un láser de electrones libres. Madey utilizó un haz de electrones de 24 MeV y un wiggler de 5 m de longitud para amplificar una señal. Poco después, otros laboratorios con aceleradores comenzaron a desarrollar este tipo de láseres.
Los láseres de electrones libres consumen mucha electricidad cuando funcionan. Para reducir la energía necesaria para mantenerlos en funcionamiento, los científicos utilizan un acelerador lineal de recuperación de energía para reciclar el haz de electrones de alta energía que activa el láser.
Láser de electrones libres FELIX en la FOM (Nieuwegein)
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un láser de electrones libres?
R: Un láser de electrones libres, o FEL, es un láser que produce un haz de luz muy brillante. Comparte las mismas propiedades ópticas que los láseres convencionales, como la emisión de un haz formado por radiación electromagnética coherente que puede alcanzar una gran potencia. A diferencia de los láseres de gas, líquido o estado sólido, como los láseres de diodo, en los que los electrones se excitan mientras están ligados a los átomos, los FEL utilizan un haz de electrones relativistas como medio emisor de láser que se mueve libremente a través de una estructura magnética.
P: ¿Qué gama de frecuencias cubre el láser de electrones libres?
R: El láser de electrones libres tiene la gama de frecuencias más amplia de cualquier tipo de láser y puede sintonizarse ampliamente. Actualmente, su longitud de onda abarca desde las microondas, pasando por la radiación de terahercios y los infrarrojos, hasta el espectro visible, el ultravioleta y los rayos X.
P: ¿Quién inventó el láser de electrones libres?
R: Los láseres de electrones libres fueron inventados por John Madey en 1976 en la Universidad de Stanford.
P: ¿Qué se utilizó para amplificar las señales en los primeros experimentos con FEL?
R: Para los primeros experimentos con FELs John Madey utilizó un haz de electrones de 24 MeV y un wiggler de 5 m de longitud para amplificar las señales.
P: ¿Quién desarrolló una versión anterior de lo que se convertiría en un FEL?
R: Hans Motz y sus colaboradores desarrollaron una versión anterior de lo que se convertiría en un FEL en Stanford en 1953 utilizando la configuración magnética wiggler que se encuentra en el corazón de un láser de electrones libres.
P: ¿Cuánta electricidad utilizan los FEL cuando funcionan?
R: Los láseres de electrones libres utilizan mucha electricidad cuando funcionan.
P: ¿Cómo pueden los científicos reducir la energía necesaria para su funcionamiento?
R: Para reducir la energía necesaria para su funcionamiento los científicos utilizan un acelerador lineal de recuperación de energía para reciclar el haz de electrones de alta energía que activa el láser.
