Fundamentos de la Tecnología Láser: Espectro, Potencia y Modos de Emisión
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Fundamentos de la Tecnología Láser: Espectro y Características de Emisión
Longitudes de Onda y Frecuencias del Espectro Electromagnético
Cada tipo de láser emite una longitud de onda característica o un rango específico de longitudes de onda. Esta emisión depende fundamentalmente del tipo de material activo, del sistema óptico resonante y de la forma en que el láser es energizado (bombeado).
Los láseres son capaces de producir luz en diversas regiones del espectro electromagnético, incluyendo el infrarrojo, el visible y el ultravioleta. A continuación, se presenta una tabla que detalla algunos tipos comunes de láseres y sus respectivas longitudes de onda de emisión.
Tipos de Láser y sus Longitudes de Onda Características
| Tipo de Láser | Longitud de Onda (nm) |
|---|---|
| Kriptón-fluoruro excímero | 249 |
| Xenón-fluoruro excímero | 308 |
| Nitrógeno (gas N2) | 337 |
| Tinte Orgánico (en solución) | 300-1000 (Sintonizable) |
| Kriptón | 335-800 |
| Argón | 450-530 (488 y 514.5 nm son las líneas más fuertes) |
| Helio-Neón (He-Ne) | 543, 632.8, 1150 |
| Semiconductor (familia GaInP) | 670-680 |
| Rubí | 694 |
| Semiconductor (familia GaAlAs) | 750-900 |
| Neodimio YAG | 1064 y con doblador KTP 532 |
| Semiconductor (familia InGaAsP) | 1300-1600 |
| Hidrógeno-fluoruro químico | 2600-3000 |
| Dióxido de Carbono (CO2) | 9000-11000 (línea principal 10,600) |
Características Fundamentales de la Emisión Láser
Monocromaticidad
La mayoría de los láseres son monocromáticos, un término que significa que emiten una sola longitud de onda predominante. No obstante, algunos sistemas láser pueden emitir luz a diferentes longitudes de onda bajo condiciones operativas distintas.
Por ejemplo, el láser de Helio-Neón (He-Ne) es más conocido por su color rojo a 632.8 nm. Sin embargo, la misma mezcla de gas se puede utilizar con diferentes componentes ópticos para emitir luz verde (543 nm) o emitir luz infrarroja.
Alta Direccionalidad
Otra propiedad clave de la luz láser es su alta direccionalidad, lo que permite que el haz mantenga una divergencia mínima a largas distancias.
Potencia de Salida (Output Power)
La potencia de salida mide la"fuerz" o intensidad de un haz láser, la cual varía ampliamente según el tipo de láser y su aplicación.
Estrictamente hablando, la potencia es el flujo de energía lumínica del láser en forma de haz. Se mide en watts (W) y está definida por la siguiente relación:
$$P = \frac{dE}{dt}$$
La potencia de salida de los láseres cubre un amplio rango. Algunos láseres de baja potencia producen haces que tienen menos de un miliwatt (mW), mientras que otros, utilizados en aplicaciones industriales o de investigación, producen miles de watts (kilowatts, kW).
Duración de la Emisión (Modos de Operación)
Generalmente, se asume que los láseres emiten un haz continuo de luz (similar a una bombilla o fuente de luz tradicional). Si bien algunos láseres, como los de He-Ne, operan en modo de Onda Continua (CW), muchos otros sistemas están diseñados para emitir pulsos de luz, a menudo de duraciones extremadamente cortas.