Láser de estado sólido (solid-state laser) o Láser de fibra

Funcionamiento del láser de fibra

Uno de los puntos fuertes es que son láser de alta eficiencia y consumen menos energía que los láser tradicionales de CO2. Esto ayuda a reducir la huella medioambiental y reducir costes operativos.

Del acrónimo LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation; Luz amplificada por emisión de radiación estimulada). Todos los láseres tienen tres elementos en común: una fuente excitadora, un medio de ganancia y una cavidad óptica resonante, que concentra la energía y deja escapar de manera controlada una parte de la energía en una sola dirección en forma de radiación coherente.

En el caso de los láseres de fibra, existe una fuente externa compuesta por diodos emisores de luz (LED) que aportan energía en forma de radiación lumínica a un medio de ganancia dopado con el material químico Iterbio (Yb). 

Cuando los electrones de los átomos de iterbio son excitados, absorben la energía subiendo de capa y alejándose de su núcleo sin embargo este estado es inestable por lo que vuelven al estado original cediendo la energía absorbida mediante la emisión de radiación en forma de fotones que pueden chocar con otros átomos de Iterbio volviendo a repetir el proceso y provocando así una reacción en cadena dentro de la cavidad resonante. 

Dentro del medio en su sentido trasversal los fotones sufren reflexiones internas totales debido a la composición de la cavidad resonante. En el sentido longitudinal del rayo, por uno de los extremos la energía es reflejada casi en su totalidad y por el extremo opuesto se permite el desacoplamiento de una parte de la energía óptica generada por un espejo parcialmente transparente.

Esta energía en forma de radiación óptica es el rayo láser que posteriormente se guía mediante una fibra óptica hasta el cabezal de corte.

Diferencias entre láser fibra y láser CO2

En el caso del láser CO2, se utiliza un gas como medio de ganancia. Al excitar el gas en la cavidad resonante no se producen reflexiones internas en el sentido trasversal sino que esta energía se pierde.

Las emisiones de la reacción en cadena que se producen en sentido longitudinal se dejan salir mediante un espejo semitransparante en uno de los extremos de la cavidad y se guían a través de un medio controlado y limpio, nitrógeno a una cierta presión. Una vez en la guía del rayo, la energía es desviada mediante espejos refrigerados hasta el cabezal de corte.

En el caso del láser de fibra, el medio de ganancia es un material sólido, de ahí su nombre de láser de estado sólido. El haz de energía resultante es amplificada por la reacción en cadena y se guía al igual que en el caso de los láseres de CO2 pero en este caso utilizando una fibra óptica como guía del rayo con menos necesidades, restricciones mecánicas y mayor estabilidad que en caso anterior. 



Fuentes: Elaboración propia, Trumpf, Wikipedia.