Los láseres operan a través del principio de "emisión estimulada", produciendo poderosos haces de luz.
- Resonador óptico:Funciona como una cámara de eco, reflejando luz de ida y vuelta para amplificarla.
- Mediano de ganancia:El "combustible" que genera luz láser, que puede ser cristales, gases o tintes.
- Fuente de la bomba:Proporciona energía para excitar el medio de ganancia, como lámparas de flash, descargas eléctricas u otros láseres.
Cuando la fuente de la bomba energiza el medio de ganancia, la luz se refleja dentro del resonador óptico, amplificando la luz coherente con la misma longitud de onda y fase.Un espejo en el resonador es parcialmente reflectante.Este proceso crea luz con propiedades únicas: monocromaticidad, direccionalidad y coherencia.
Los láseres pueden ser categorizados por susMediano de ganancia(gas, estado sólido, o láser de colorante) o por sulongitud de ondaEstos sistemas de clasificación se superponen. Por ejemplo, un láser de CO2 es tanto un láser de gas como un láser de infrarrojos.
Los láseres de diodo (lasers semiconductores) generan luz coherente a través de materiales semiconductores. Su tamaño compacto, alta eficiencia y versatilidad los hacen cada vez más populares.
El componente central es una unión p-n donde los electrones y los agujeros se recombinan para emitir fotones.Los materiales comunes y sus correspondientes longitudes de onda incluyen:
| El material | longitud de onda | El color |
|---|---|---|
| Nitruro de galio (GaN) | 405 a 450 nm. | El azul |
| Aluminio Gallio Indium Fosfuro (AlGaInP) | 635 a 680 nm. | El rojo |
| Fibra dopada con ytterbium o Nd:YAG | 1060 a 1080 nm. | Infrarrojos (invisibles) |
Los láseres de CO2 emiten luz infrarroja a 10,600 nm, lo que los convierte en los láseres de onda continua más poderosos.
El medio de ganancia es una mezcla de gas de dióxido de carbono, nitrógeno y helio.El resonador óptico amplifica esta luz infrarroja en un, haz coherente.
Los láseres de fibra utilizan fibras ópticas dopadas como su medio de ganancia, ofreciendo una calidad y eficiencia de haz superior.
Los fotones resultantes se amplifican a medida que viajan a través de la fibra, produciendo un haz láser coherente.La estructura de la fibra de ondas guía asegura excelente calidad de haz y estabilidad..
Cualquier láser que emita luz azul (típicamente 473 nm o 445 nm) califica como un láser azul, independientemente del medio de ganancia.y procesamiento de materiales.
La mayoría de los láseres azules son sistemas de estado sólido de diodo bombeado (DPSS) utilizando cristales dopados con iones de neodimio.su potencia de salida es típicamente limitada a alrededor de 50 mW en configuraciones básicas.
Los láseres infrarrojos emiten luz más allá de 780 nm, clasificados como infrarrojos cercanos (NIR), infrarrojos medios (MIR) o infrarrojos lejanos (FIR).Su invisibilidad a los ojos humanos los hace ideales para aplicaciones industriales de alta potencia..
A diferencia de los láseres visibles, los láseres infrarrojos pueden alcanzar sus longitudes de onda a través de transiciones de energía más simples en moléculas o materiales dopados.600 nm a través de transiciones moleculares.
- Los diodos láser:Efectivo en plásticos, textiles, metales finos (acero inoxidable, aluminio), y varios materiales orgánicos. Los diodos azules (445 nm) trabajan bien en madera, cuero y acrílico opaco.
- Lasers de CO2:También puede cortar metales industriales gruesos (aluminio, acero) pero lucha con cobre y bronce.
- Las fibras láser:Excel con metales incluyendo acero, aluminio y aleaciones de níquel.
Diferencias operativas clave entre tipos de láser:
| Parámetro | Los láseres de diodos. | Los láseres de CO2 | Las fibras láser. |
|---|---|---|---|
| Eficiencia del enchufe de pared | Entre el 30 y el 60% | Entre el 10 y el 15% | Entre el 30 y el 60% |
| Potencia máxima | Hasta 8 kW (industrial) | 100 kilovatios más | 100 kilovatios más |
| Velocidad de corte (acero) | - 50 mm por segundo. - 6 mm de espesor. | - ¿Qué es eso? | - ¿Qué es eso? |
| Mantenimiento | Minimal (100,000+ horas) | - ¿Qué es eso? | Moderado (reemplazo de fibra / diodo) |
Los láseres de diodo ofrecen el menor mantenimiento con componentes semiconductores que duran hasta 100,000 horas.Mientras que los láseres de fibra necesitan fibra periódica y mantenimiento de diodos a pesar de su diseño de estado sólido.
En aplicaciones industriales, los láseres de fibra proporcionan las velocidades de corte más altas para metales gruesos, mientras que los láseres de CO2 siguen siendo efectivos para materiales no metálicos.aplicaciones de baja potencia donde la eficiencia y la longevidad son prioridades.