¿Qué es la tecnología láser y cómo se genera?
¿Alguna vez te has preguntado cómo se hacen las cosas que nos rodean, las cosas que usamos a diario? Bueno, cuando nos limitemos a entender cómo están hecha las cosas, entenderemos que la mayoría de ellos son tocados por las operaciones de un sistema láser. Las aplicaciones del láser se extienden hasta donde podemos imaginar. Desde aplicaciones industriales como corte, soldadura, marcado hasta la industria médica para escaneo, fabricación de herramientas de precisión hasta la industria de lujo para acabado, impresión y, en última instancia, cualquier industria que se nos ocurra. Entonces, ¿qué es la tecnología láser?
PRINCIPIO FUNDAMENTAL DEL LÁSER:
Por definición un láser, se establece “Un láser es un dispositivo que emite luz a través de un proceso de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de radiación electromagnética”. Aunque el término LASER parece una expresión saludable, en realidad es un acrónimo de “amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”. Como explicamos el acrónimo de láser y cuando miramos a nuestro alrededor hoy en día, el láser se extiende en un amplio espectro de aplicaciones, pero su inicio no está muy lejano. En 1960 Theodore H. Maiman, cuando estaba en Hughes Research Laboratories, construyó el primer láser.
“Aunque el término LÁSER parece una expresión saludable, en realidad es un acrónimo de “amplificación de luz por emisión estimulada de radiación”.
TRABAJO CON LÁSER:
Un láser típico consta de 5 componentes principales, a saber: ganancia media, energía de bombeo láser, reflector alto, acoplador de salida y rayo láser. Un medio de ganancia es un material con tendencia a amplificar la luz con emisión estimulada. Una luz con una longitud de onda específica se amplifica (aumenta la potencia) cuando pasa a través de un medio de ganancia.
En el trabajo con láser, el medio de ganancia recibe energía para amplificar la luz a través del proceso conocido como bombeo. La energía suministrada es en forma de corriente eléctrica o luz en una longitud de onda variable. Otra lámpara láser o flash proporciona la luz de la bomba.
Desde el inicio del láser, se ha popularizado ampliamente en múltiples como resultado de su capacidad para concentrar energía con precisión, personalizando las fuentes de láser para lograr aplicaciones láser amplias y una velocidad operativa más rápida.
Un láser típico usa retroalimentación de un par de espejos montados en ambos lados del medio de ganancia; a menudo, el sistema se denomina cavidad óptica. Cada vez que la luz rebota entre estos dos medios pasan a través de ganancia media y se amplifica cada vez a lo largo del proceso. Uno de los dos espejos que actúan como acoplador de salida es translúcido, lo que permite que parte de la luz escape a través del espejo. La cavidad de diseño determina la forma de los espejos (planos o curvos). La naturaleza de la luz, ya sea de haz estrecho o divergente, depende de la forma de los espejos. Este dispositivo de amplificación se conoce más bien como Oscilador Láser.
Desde el inicio del láser, se ha popularizado ampliamente en múltiples como resultado de su capacidad para concentrar energía con precisión, personalizando las fuentes de láser para lograr amplias aplicaciones láser y mayor velocidad operativa. Hay múltiples tipos de láser que tienen una amplia gama de aplicaciones. Algunos de los tipos de láser comúnmente utilizados en la industria son:
TIPOS DE LÁSERES Y SUS APLICACIONES:
1. Láseres de gas
Cuando se descarga una corriente eléctrica a través de un gas para producir luz coherente, se forma un láser de gas. Basado en el principio de convertir la energía eléctrica en salida de luz láser, los láseres de gas fueron el primer láser de luz continua. La historia del primer láser de gas se remonta a 1960 cuando el físico iraní-estadounidense Ali Javan y el físico estadounidense William R. Bennet inventaron el láser de helio-neón. (He-Ne). En su mayoría, los láseres He-Ne, debido a su bajo costo y alta coherencia, se utilizan en laboratorios educativos y de investigación óptica. Si bien tienen la capacidad de emitir cientos de vatios en un solo modo espacial, los láseres de dióxido de carbono (CO2) se utilizan en industrias para corte y soldadura.
La historia del primer láser de gas se remonta a 1960 cuando el físico iraní-estadounidense Ali Javan y el físico estadounidense William R. Bennet inventaron el láser de helio-neón.
2. Láseres químicos
Una gran cantidad de energía liberada rápidamente por las reacciones químicas construye láseres químicos. Con su tendencia de liberación de energía de alta potencia, tiene una aplicación especial en el ejército. Cuando los láseres químicos son alimentados por corrientes de gases, tiene probadas aplicaciones industriales.
3. Láseres de excímeros
Los excímeros son las moléculas que pueden existir con un átomo en un estado electrónico excitado. Esta tecnología láser utiliza un láser de gas especial propulsado por descarga eléctrica, donde el medio láser es un excimer o exciplex en los diseños modernos. Estos láseres operan a una longitud de onda que la del ultravioleta y tienen una aplicación importante en fotolitografía y cirugía ocular LASIK (queratomileusis in situ con láser).
4. Láseres de estado sólido
En estado sólido, el medio de ganancia láser es sólido a diferencia del líquido en los láseres de colorante y el gas en los láseres de gas. Utiliza varilla de vidrio o varilla cristalina que está “dopada” con iones que proporciona estados de energía. Los láseres de estado sólido se utilizan principalmente para el desarrollo de armas de defensa.
5. Láseres de Fibra
La reflexión interna total en los láseres de estado sólido o amplificadores láser es guiada en una fibra óptica monomodo que se denomina Fibra Láser. Como resultado del viaje de la luz a través de regiones de gran ganancia, proporciona fuertes condiciones de enfriamiento. Debido a la alta relación área superficial/volumen, proporciona un enfriamiento eficiente. Los láseres de fibra tienen una aplicación importante en la industria para cortar, marcar, soldar, endurecer y revestir.
Sahajanad Laser Technology Limited, India presentó los primeros sistemas de marcado y corte por láser de fibra del mundo . SLTL Group introdujo esta tecnología en la industria para cumplir con las demandas de alta calidad.
6. Láseres de cristal fotónico
Los láseres basados en nanoestructuras que proporcionan el confinamiento de modo y la estructura de densidad de estado óptico (DOS) necesarios para que se produzca la retroalimentación.
7. Láseres de colorante
Otro tipo de láseres son los láseres de colorante que tienen un colorante orgánico como medio de ganancia. Estos láseres son altamente sintonizables (la longitud de onda se puede modificar). Aunque estos láseres son láseres de estado sólido, los científicos también han demostrado la emisión en la sustentabilidad del oscilador dispersivo que incorpora medios de ganancia de colorante de estado sólido. Estos láseres se utilizan para astronomía (el estudio de estrellas guiado por láser), espectroscopia, separación de isótopos de vapor atómico y muchos más.
8. Láseres de electrones libres
Los electrones libres, como su nombre indica, no están ligados a estados atómicos o moleculares, sino que utilizan un haz de electrones relativista como medio de emisión de láser. Estos láseres cubren una amplia gama de longitudes de onda, desde tan pequeñas como las microondas hasta el infrarrojo y los rayos X suaves. Debido a su naturaleza independiente, tienen el rango de longitud de onda más amplio posible.
TIPOS DE OPERACIONES CON LÁSER:
Hay muchos tipos de láseres, como se mencionó anteriormente, pero funcionan principalmente en dos formas diferentes: operación de onda continua y operación pulsada.
Operación de onda continua:
Como sugiere el nombre, cuando el haz imparte potencia de forma constante durante un tiempo, se denomina operación de onda continua. Para cumplir con muchas aplicaciones industriales, algunos láseres funcionan en una onda continua. Muchos láseres operan en diferentes modos longitudinales y golpean a diferentes frecuencias graduales para producir variaciones de amplitud en escalas de tiempo más bajas que el viaje de ida y vuelta, a menudo menos de nanosegundos. Dichos láseres todavía se consideran como una operación de onda continua, ya que tienden a proporcionar una salida de potencia constante durante un largo período de tiempo.
FUNCIONAMIENTO PULSADO:
El láser de pulso funciona de manera diferente a las operaciones de onda continua. Estos láseres proporcionan una potencia óptica en pulsos, repetidos durante un período de tiempo. Estos láseres se personalizan para pulsos de salida de potencia de marco de tiempo según sus aplicaciones. Esto abarca una gama muy amplia de aplicaciones.
El propósito del artículo era desarrollar una comprensión básica de todo lo relacionado con la tecnología láser.
En los próximos artículos en este blog, vamos a explicar en las diferentes industrias como se aplican y cómo la tecnología láser impacta en nuestra vida diaria.
