Tipos de láser: clasificación y propiedades
Como vimos en un post anterior, un láser es un dispositivo que produce y amplifica luz. Los fundamentos teóricos del mecanismo por el cual esto se logra, la emisión estimulada, los estableció en 1917 Albert Einstein. A partir de ese momento empezaron a desarrollarse distintos tipos de láser algunos de los cuales veremos en este […]
Última modificación: 28 octubre 2023
Como vimos en un post anterior, un láser es un dispositivo que produce y amplifica luz. Los fundamentos teóricos del mecanismo por el cual esto se logra, la emisión estimulada, los estableció en 1917 Albert Einstein. A partir de ese momento empezaron a desarrollarse distintos tipos de láser algunos de los cuales veremos en este post.
Propiedades de la luz láser
Las propiedades del láser, es decir, las que la diferencian de la luz normal, emitida por una bombilla. son muy apreciadas, y a la vez casi imposibles de lograr por cualquier otro medio que no sea este dispositivo. Dos de estas propiedades son que se trata de luz monocromática (al tener una frecuencia muy estrecha) y monodireccional (los millones de ondas que despide esta luz, a diferencia de otros emisores, no tienen direcciones distintas sino una idéntica).
La tercera es que es una luz coherente, es decir, aquella en la que sus ondas luminosas conservan una relación de fase (que es la parte de la curva en que se encuentra la onda en un momento y en una posición dada) constante. Esto hace que no se anule una onda a otra que pudiera situarse en un máximo y otra en un mínimo, como ocurre en las luces normales, sino que ambas señales tienen la misma fase (y así los mismos valores), por lo que la onda resultante es de doble tamaño y por lo tanto tiene la máxima energía.
El LED, por ejemplo, coincide con el láser en que la luz es monocromática y monodireccional (en esto se diferencia de la luz incandescente o solar), pero en cambio no es coherente como lo es el láser.
Clasificación de los láseres
Los láser se pueden clasificar según diferentes parámetros: el tipo de medio de amplificación de la luz y la duración de la emisión del láser.
Tipos de láser por tipo de medio
Como hemos visto en otros posts, el medio de amplificación del láser es una carga de átomos de un sólido, un líquido o un gas con electrones a estimular alrededor del núcleo. Los láseres, por lo tanto, pueden ser:
- Láseres de estado sólido: tienen material láser distribuido en una matriz sólida, por ejemplo, los láseres de rubí o neodimio-YAG (granate de aluminio y itrio). El láser de neodimio YAG emite luz infrarroja a 1.064 micrómetros.
- Láseres de gas (helio y helio-neón, HeNe, son los láseres de gas más comunes): tienen una salida primaria de una luz roja visible. Los láseres de CO2 emiten energía en el infrarrojo lejano, 10,6 micrómetros, y se utilizan para cortar materiales duros.
- Láser de excímeros (el nombre se deriva de los términos excitado y dímeros): usan gases reactivos como el cloro y el flúor mezclado con gases inertes como el argón, el criptón o el xenón. Cuando se estimula eléctricamente, se produce una pseudomolécula o dímero y, cuando se aplica láser, produce luz en el rango ultravioleta.
- Láseres de colorante: usan tintes orgánicos complejos como la rodamina 6G en solución líquida o suspensión como medio láser. Se pueden ajustar en una amplia gama de longitudes de onda.
- Láseres de semiconductores (a veces llamados láseres de diodo): no son láseres de estado sólido. Estos dispositivos electrónicos son generalmente muy pequeños y usan poca energía. Pueden estar integrados en matrices más grandes, por ejemplo, la fuente de escritura en algunas impresoras láser o reproductores de discos compactos.
Tipos de láser por duración de la emisión láser
- Láser de onda continua (cuyas siglas en inglés son CW, por continuous wave): el láser se bombea continuamente y emite luz de forma continua, es decir, que tiene una potencia de haz media estable.
- Generalmente este tipo de láser se enfoca en la potencia y el alto rendimiento, por lo que donde son más habituales es en entornos industriales, como la industria automotriz, aeroespacial, electrónica y de semiconductores, así como el sector médico. Son adecuados para aplicaciones como el taladrado láser, corte por láser y soldadura láser, y pueden ser tanto de gas, como de estado sólido, semiconductores o de colorante.
- En los láseres de gas de baja potencia, como el de helio-neón (HeNe), que son los primeros de onda continua que se pusieron en funcionamiento, el nivel de potencia se fija por diseño y el rendimiento generalmente se degrada con el uso a largo plazo.
- Láser pulsado: es lo opuesto al láser de onda contínua que acabamos de ver. Son láseres que emiten luz en forma de pulsos ópticos de cierta duración, presentando patrones de repetición.
- Esto permite una amplia gama de tecnologías que abordan usos diferentes, aunque algunos láseres son pulsados simplemente porque no se pueden ejecutar en modo continuo. Son muy apreciados, por ejemplo, en cirugía, ya que un láser de onda continua que entra en contacto con tejidos blandos podría sobrecalentar el tejido circundante, por lo que la luz pulsada puede prevenir la necrosis, al espaciar los pulsos para permitir un enfriamiento eficiente del tejido (tiempo de relajación térmica) entre ellos. Dependiendo de la duración del pulso, la energía del pulso, la frecuencia de repetición del pulso y la longitud de onda requeridas, se usan métodos muy diferentes para la generación de impulsos y tipos muy diferentes de láseres pulsados.
- El término “láser pulsado” a menudo se usa como sinónimo de un tipo de láser pulsado en concreto, que es el ‘Q-Switched laser’ (o conmutación Q), que emite pulsos de nanosegundos, pero existen otros tipos, como los que enumeramos a continuación.
- Los láseres bloqueados en modo (mode-locked lasers en inglés) emiten pulsos con duraciones en el dominio de picosegundos o femtosegundos. Pueden ser láseres a granel de estado sólido, láseres de fibra o láseres de semiconductor. Para energías de pulso alto, se usan amplificadores regenerativos o láseres de cavidad.
- Los láseres semiconductores con conmutación de ganancia (gain-switched semiconductor lasers en inglés) son adecuados para pulsos de nanosegundos o picosegundos con energía relativamente pequeña.
- Los láseres de diodo, entre otros, emiten pulsos relativamente largos, de onda casi continua, dando lugar a un subtipo de láseres pulsados llamados láseres de onda casi continua.
En esta página se puede encontrar una práctica tabla que muestra la clasificación de los láseres según los distintos parámetros.
Los tipos de láser en el corte industrial de tubo
Como hemos visto durante este post, las diferentes industrias usan distintos tipos de láser para sus aplicaciones. En el caso de la industria de corte de tubo se pueden usar diferentes tipos de láser según el tipo de medio o del tiempo de operación. Las máquinas de corte láser de fibra que usa Planes, por ejemplo, son de estado sólido y pueden ser de onda contínua o pulsados según el tipo de aplicación, con un rango de frecuencia de emisión de luz infrarroja visible, como la nueva máquina LT FIBER de BLM Group.
