Introducción
Los láseres, abreviatura de «amplificación de luz por emisión estimulada de radiación», han revolucionado numerosas industrias con sus propiedades únicas y aplicaciones versátiles. Los láseres se han convertido en una parte integral de la tecnología moderna y ofrecen propiedades únicas como alto brillo, coherencia y monocromatismo. Con aplicaciones que abarcan la fabricación industrial, la comunicación de la información, la biomedicina, la investigación científica y las operaciones militares, los láseres se consideran uno de los inventos más importantes del siglo XX, junto con las computadoras, la energía atómica y los semiconductores. En este artículo, profundizaremos en los diversos tipos de láseres y sus clasificaciones según el modo de bombeo, el medio de ganancia, el modo de trabajo, la potencia de salida y la longitud de onda de salida.
1.¿Qué es un láser?
En esencia, un láser es un dispositivo que emite un haz concentrado de luz a través del proceso de emisión estimulada. Los componentes esenciales de un láser incluyen la fuente de bombeo, el medio de ganancia y el resonador. La fuente de bombeo suministra energía al medio de ganancia, que amplifica la señal láser. El resonador, que consta de dos espejos paralelos, refleja la luz de un lado a otro, lo que permite múltiples pases a través del medio de ganancia y permite una amplificación eficiente de la potencia del láser.
Estructura y principio del láser
2. Clasificación de láseres
La clasificación del láser se puede realizar en función de diferentes aspectos, incluidos los métodos de bombeo, el medio de ganancia, los modos de trabajo, la potencia de salida y las longitudes de onda de salida. Cada clasificación proporciona información sobre las características y aplicaciones únicas de los láseres.
2.1 Métodos de bombeo
Láseres de bombeo óptico: estos láseres utilizan la luz como fuente de energía para bombear el medio de ganancia. Diferentes cristales láser poseen longitudes de onda de absorción específicas compatibles con distintas fuentes de bombeo.
Láseres de bombeo eléctrico: se emplea energía eléctrica para excitar el medio de ganancia, lo que da como resultado la emisión de luz láser.
Láseres de bombeo químico: Las reacciones químicas proporcionan la energía necesaria para la emisión del láser.
Láseres de bombeo de calor: la energía térmica se utiliza para excitar el medio de ganancia, lo que conduce a la generación de luz láser.
Láseres de bombeo nuclear: Las reacciones nucleares suministran la energía necesaria para la emisión del láser.
2.2 Ganancia media
Láseres de estado sólido: los láseres de estado sólido emplean materiales sólidos como cristales (p. ej., granate de itrio y aluminio dopado con neodimio), vidrios y semiconductores como medio de ganancia.
Láseres de gas: Los tubos llenos de gas, como los láseres de helio-neón (HeNe) y dióxido de carbono (CO2), constituyen el medio de ganancia.
Láseres líquidos: los láseres líquidos utilizan soluciones de tinte o compuestos orgánicos coloreados como medio de ganancia.
Láseres fibra: Los láseres de fibra utilizan fibras ópticas como medio de ganancia. Debido a su medio de ganancia único, los láseres de fibra han ganado popularidad, lo que los distingue de otros láseres de estado sólido. Los medios de ganancia comunes incluyen fibras ópticas dopadas con tierras raras, colorantes, gases inertes, dióxido de carbono, granate de itrio y aluminio dopado con neodimio (YAG) y zafiro de titanio.
2.3 Modos de trabajo
Láseres de onda continua (CW): estos láseres emiten un haz continuo de luz láser durante períodos prolongados. Son conocidos por sus altos efectos térmicos.
Láseres pulsados: los láseres pulsados emiten luz láser en forma de pulsos. Ofrecen un alto pico de potencia y mínimos efectos térmicos. Los láseres pulsados se pueden clasificar según la longitud del pulso, como pulsos largos (milisegundos, microsegundos), pulsos cortos (nanosegundos), pulsos ultracortos (picosegundos) y láseres de femtosegundos. Los anchos de pulso más estrechos y las longitudes de onda más cortas generalmente permiten una mayor precisión de procesamiento.
2.4 Potencia de salida
Láseres de baja potencia: típicamente de 0 a 1 kW, los láseres de baja potencia son ideales para aplicaciones precisas y delicadas.
Láseres de potencia media: con una potencia que oscila entre 1 y 3 kW, los láseres de potencia media encuentran aplicaciones en diversas industrias, incluida la fabricación y el procesamiento de materiales.
Láseres de alta potencia: estos láseres tienen niveles de potencia que superan los 3 kW a 6 kW y son adecuados para aplicaciones industriales exigentes que requieren rayos láser de alta intensidad.
2.5 Longitudes de onda de salida
Los láseres se pueden clasificar en función de sus longitudes de onda de salida, que determinan su interacción con varios materiales. Las clasificaciones comunes incluyen:
Láseres infrarrojos: al emitir longitudes de onda más allá del espectro visible, los láseres infrarrojos encuentran aplicaciones en telecomunicaciones, espectroscopia y corte por láser.
Láseres de luz visible: Emitiendo longitudes de onda dentro del espectro visible, los láseres de luz visible se utilizan en punteros láser, pantallas y comunicaciones ópticas.
Láseres ultravioleta: al emitir longitudes de onda más cortas que la luz visible, los láseres ultravioleta se emplean en la investigación científica, la fotolitografía y el procesamiento de materiales.
Conclusión
Los láseres ofrecen características y capacidades únicas que los hacen invaluables en numerosas industrias y campos científicos. Al comprender los diferentes tipos de láseres según los métodos de bombeo, el medio de ganancia, los modos de trabajo, la potencia de salida y las longitudes de onda de salida, se puede seleccionar la tecnología láser adecuada para aplicaciones específicas. A medida que la tecnología láser continúa evolucionando, su potencial de innovación y aplicación en diversos campos sigue siendo ilimitado.