Láser Ondas de Spin

Es más fácil explicar este principio usando una comparación entre un láser tradicional y un láser de onda de spin.

En un láser tradicional, fotones (distintas cantidades de energía en la forma de ondas electromagnéticas) son emitidos cuando partículas eléctricamente cargadas se mueven en transiciones de un estado con un potencial de energía mas alto a otro estado con un potencial de energía mas bajo. La cantidad de energía emitida en forma de fotones equivale la diferencia en energía entro los dos estados. Estos eventos son estimulados para ocurrir por otros fotones de tal manera que los fotones emitidos están en fase con los fotones estimulantes. Esto a la vez, estimula a más y más fotones que son emitidos de más partículas cargadas que están en estados de energía más altos mientras bajan a estados de menos energía.

De a menudo se usan electrones en orbitas alrededor de átomos. Primeramente es necesario tener una población de electrones que están en estados mas altos esperando el estimulo para caer a un estado mas bajo. Existen varias maneras de hacer que los electrones se muevan a orbítales de mas alta energía. Una manera de proveer energía es de introducir en la forma de luz incoherente, que consiste de ondas electromagnéticas en varias fases, frecuencias, y polarizaciones. Muchos electrones absorben esta energía y se mueven a estados de orbita de mayor energía.

Láser usan materiales en los cual los electrones tienen una tendencia de caer a un orbital de menos energía pero no al el estado de mas baja energía original. Este estado intermediario se llama el estado meta estable y mientras los electrones están en este estado un estimulo externo causa que caigan a su estado de energía original. Ahora unos fotones pueden estimular a los electrones que se caigan y a la vez emitir fotones ellos mismos. Esto en turno estimula que se emitan mas y mas fotones. Los fotones son emitidos in fase con los fotones estimulantes que causa que sus amplitudes se sumen.

Quizás aquí se encuentre una mejor descripción,
http://www.fas.org/man/dod-101/navy/docs/laser/fundamentals.htm

En un láser tradicional, los electrones radian fotones (energía en forma de ondas electromagnéticas) cambiando posiciones en el espacio de cambiando a orbítales de energía mas alto a orbítales de menos energía. Un láser de ondas de spin se basa en la emisión de energía en la forma de ondas electromagnéticas de electrones con spin axial y spin orbital que se mueven a estados de energía spin mayor a estados de baja energía spin. En material magnético, si cada orientación de spin y su asociado dipolo magnético no esta alineados con un campo magnético externo existe un potencial de energía en la diferencia de orientación. El estado de energía mas bajo es cuando cada orientación del dipolo magnético se mueve para alinearse con el campo magnético externo. La energía perdida se describe a menudo como propagando hacia fuera a través de una retícula de una estructura- spin pero la energía perdida pueda ser motivada a radiar hacia fuera como ondas electromagnéticas. Esta energía se pierde como calor en un material magnético donde el efecto láser no ha ocurrido.

Similar a un láser tradicional, primero es necesario crear un gran numero de spins que están en el estado de spin meta estable. En este caso, el estado meta estable esta en un estado de energía alto en el cual hay una tendencia natural de los spins individuales de reorientarse a la dirección del estado de energía mas bajo pero primero deben recibir un estimulo para iniciar ese evento. Todo esto esta relacionado a las características de histéresis de un material magnético que se puede usar como el soporte de un láser. Normalmente cuando un material magnético se vuelve a magnetizar en una nueva dirección, el proceso ocurre cuando avalanchas desorganizadas de mas y mas dominios magnéticos hasta que todo el material este magnetizado en una nueva orientación. En un láser de ondas de spin este proceso involucra avalanchas ordenadas de spins moviéndose a estados de spin más bajos.

En un láser de ondas de spin con un gran numero de estados de spin, los spins individuales precesarán como pequeños giroscopios o topos. El estimulo para bajar a un de energía menor de spin viene en forma de ondas electromagnéticas que tienen la misma frecuencia de la precesión. Esta frecuencia se llama la frecuencia Largor. Los spins son estimulados pare emitir ondas electromagnéticas que están en fase con las estimulantes ondas electromagnéticas.

La fase de las ondas electromagnéticas estimulantes es mas significante cuando las ondas electromagnéticas enfrentan todos los spins de todos los dominios magnéticos individuales con spins que están en el estado meta estable. En un láser tradicional, la longitud de onda es muy pequeña relativamente a las distancias entre electrones en los estados meta estables. En un láser de ondas de spin las frecuencias son más bajas y también hay mas retículas electromagnéticas entre spins meta estables.

Un Láser de ondas de spin esta diseñado para que la fase este continuamente cambiando a lo largo del soporte del láser. Ondas de spin coherentes propagan a trabes del dominio como spins que están transitándose de estados de spin altos a bajos. El material magnético para el láser esta diseñado para aumentar el desarrollo de ondas de spin coherentes en las direcciones seleccionadas. La emisión de radiación electromagnética esta rotando alrededor del material magnético que esta adentro de un reflector circular. En un láser tradicional la radiación electromagnética bota entre espejos.

Un láser tradicional recibe energía en forma de luz. Un láser de ondas de spin recibe energía en forma de calor. Energía en forma de calor consiste de ondas electromagnéticas que tienen frecuencias mas bajas que la luz visible. Este tipo de láser de ondas de spin usa material de láser con el Efecto Magnetocalórico. El láser funciona cerca de la temperatura Curie del material. Se puede usar un campo magnético que esta continuamente alternando para secuenciar el soporte del láser a través de las diferentes fuerzas magnéticas y diferentes orientaciones. Esto se describe en más detalle en las investigaciones que están de venta en esta página web.

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