Principios y tipos de láser

Principios y tipos deláser
¿Qué es un láser?
LÁSER (Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación); Para comprenderlo mejor, observe la siguiente imagen:

Un átomo en un nivel de energía superior realiza una transición espontánea a un nivel de energía inferior y emite un fotón, un proceso llamado radiación espontánea.
El concepto de "popular" puede entenderse así: una pelota en el suelo se encuentra en su posición más adecuada. Al ser impulsada por una fuerza externa (proceso llamado bombeo), en el momento en que cesa dicha fuerza, la pelota cae desde una gran altura, liberando una cierta cantidad de energía. Si la pelota fuera un átomo específico, este emitiría un fotón de una longitud de onda determinada durante la transición.

Clasificación de láseres
Una vez dominado el principio de generación láser, se han comenzado a desarrollar diferentes tipos de láser. Si se clasifican según el material con el que trabajan, se pueden dividir en láser de gas, láser de estado sólido, láser semiconductor, etc.
1. Clasificación de láseres de gas: átomo, molécula, ion;
El elemento activo del láser de gas es un gas o vapor metálico, lo que le confiere un amplio rango de longitudes de onda en su emisión láser. El más común es el láser de CO₂, en el que se utiliza CO₂ como elemento activo para generar un láser infrarrojo de 10,6 µm mediante la excitación por descarga eléctrica.
Debido a que el gas es el elemento activo del láser de gas, su estructura general es demasiado grande y su longitud de onda de salida es demasiado larga, lo que resulta en un rendimiento deficiente en el procesamiento de materiales. Por consiguiente, los láseres de gas pronto desaparecieron del mercado y solo se utilizan en áreas específicas, como el marcado láser de ciertas piezas de plástico.
2, láser sólidoClasificación: rubí, Nd:YAG, etc.;
El material de trabajo del láser de estado sólido es rubí, vidrio de neodimio, granate de itrio y aluminio (YAG), etc., que consiste en una pequeña cantidad de iones incorporados uniformemente en el cristal o vidrio del material como matriz, llamados iones activos.
El láser de estado sólido se compone de una sustancia activa, un sistema de bombeo, un resonador y un sistema de refrigeración y filtrado. El cuadrado negro en el centro de la imagen inferior es un cristal láser, que se asemeja a un vidrio transparente de color claro y consiste en un cristal transparente dopado con metales de tierras raras. La estructura especial del átomo de metal de tierras raras provoca una inversión de la población de partículas al ser iluminado por una fuente de luz (similar a cuando muchas partículas en el suelo se elevan en el aire), emitiendo fotones durante la transición de las partículas. Cuando el número de fotones es suficiente, se forma un láser. Para asegurar que el láser emitido se dirija en una sola dirección, se utilizan espejos de salida opacos (lente izquierda) y espejos de salida semirreflectivos (lente derecha). Al emitirse el láser, la energía se concentra mediante un diseño óptico específico.

3, láser semiconductor
En lo que respecta a los láseres semiconductores, se puede entender simplemente como un fotodiodo. En el diodo hay una unión PN, y al aplicarle una cierta corriente, se produce una transición electrónica en el semiconductor que libera fotones, generando así un láser. Cuando la energía láser liberada por el semiconductor es pequeña, un dispositivo semiconductor de baja potencia puede utilizarse como fuente de bombeo (fuente de excitación) del láser.láser de fibraAsí se forma el láser de fibra. Si la potencia del láser semiconductor se incrementa hasta el punto de poder utilizarse directamente para procesar materiales, se convierte en un láser semiconductor directo. Actualmente, los láseres semiconductores directos disponibles en el mercado alcanzan los 10 000 vatios.

Además de los láseres mencionados, también se han inventado láseres líquidos, conocidos como láseres de combustible. Los láseres líquidos son más complejos en volumen y sustancia activa que los sólidos y, por lo tanto, se utilizan con poca frecuencia.