Desde su descubrimiento en la década de 1960, la tecnología láser ha evolucionado continuamente y se ha convertido en una parte integral de la industria. Los láseres son divididos en cinco tipos principales dependiendo de su medio de ganancia. Puedes aprender sobre estos tipos de láser, Su procedimiento de trabajo, y diversas aplicaciones del mundo real en esta guía.
¿Qué es un láser?
Láser significa Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación. El láser amplifica la intensidad de la luz y produce haces altamente direccionales Lo suficientemente potentes como para atravesar superficies metálicas. Además, estos haces de luz pueden viajar kilómetros hacia el cielo.
Un rayo láser es diferente de un rayo de luz, que es coherente, colimado y monocromáticoPara comprender mejor el funcionamiento de un láser, necesitamos conocer sus componentes. Un láser tiene los siguientes elementos principales:
- Fuente de energía: It bombea la luz en un medio de ganancia, también conocido como fuente de bombeo. La fuente de energía varía según el tipo de láser y puede ser una lámpara de destello, otro láser, una reacción química o una descarga eléctrica. Una fuente de bombeo es responsable de lograr la inversión de población ya que bombea las moléculas o átomos de menor a mayor. energía.
- Ganancia media: Este es el componente principal del láser donde se produce la acción del láser. También se le conoce como Medio Activo o Medio LÁSER. El medio de ganancia determina la longitud de onda de cualquier radiación láserEl medio láser puede contener gases de efecto, tintes líquidos, cristales sólidos y semiconductores.
- Resonador: El resonador utiliza espejos para aumentar la ganancia óptica del medio de ganancia. Se utilizan dos tipos de espejos, entre ellos: un espejo parcialmente reflectante y uno muy reflexivo.
Después de analizar los láseres en detalle, vamos a analizar diferentes tipos.
1. Láser de fibra
Láser de fibra Se introdujeron por primera vez en la década de 1960, pero su uso comercial comenzó en la década de 1990. Desde entonces, la tecnología del láser de fibra ha evolucionado y su eficiencia y aplicaciones van en aumento.
Definición y estructura básica
Los láseres de fibra son una categoría de láseres de estado sólido que utilizan fibras ópticas como medio de ganancia activo. Estos láseres utilizan un fibra de vidrio fosfato o silicato que absorbe la luz bruta de la fuente de bombeo. Posteriormente, esta luz se transforma en un rayo láser de una longitud de onda específica.
¿Cómo funciona el láser de fibra?
En primer lugar, una fuente de energía Se utiliza para la creación de la luz de la bomba. En los láseres de fibra, se utiliza principalmente electricidad como fuente de energía, que luego se convierte en energía luminosa mediante diodos láser de bomba. Entonces un cosechadoras de acoplador la luz de múltiples recursos y la convierte en una sola fuente. Después de recoger la luz en un diodo láser individual, se transfiere al medio de ganancia.
Durante la siguiente etapa, la luz de la bomba pasa a través de la fibra óptica, que consta del núcleo (parte portadora de luz) y el revestimiento (el material que rodea el núcleo). Finalmente, la luz llega a la parte de la fibra dopada, conocida como cavidad del láser.
En la cavidad del láser, se utilizan elementos de tierras raras para excitar los electrones a un nivel de energía más alto. Esto se hace hasta que se logra la inversión de la población. Es una etapa en la que hay más electrones en estado excitado de lo normal. Aquí, los electrones se excitan y reexcitan hasta que se logra un flujo constante de luz láser pura. Este la luz se refina aún más para su uso en diferentes aplicaciones.
Los láseres de fibra son energía eficiente, increíblemente estables y fáciles de mantener. Estos son alta precisión, incluso en diseños complejos. Sin embargo, corte por láser de fibra requiere protocolos de seguridad adecuadosy sus aplicaciones se limitan a materiales no metálicos.
En términos sencillos, la lógica de funcionamiento de nuestro láser de fibra no es complicada: el láser de bombeo primero convierte la energía eléctrica en luz de bomba, que luego se inyecta en la fibra interior de doble revestimiento; el núcleo de la fibra es responsable de transmitir la luzMientras tanto, el revestimiento exterior mantiene la luz firmemente confinada en el interior del núcleo, excitando finalmente las partículas de tierras raras en la cavidad láser para formar un haz láser estable.
Nuestro dispositivo logra una eficiencia de conversión electroóptica de mayor a 35%, superando con creces los equipos tradicionales de bombeo de lámparas. Una planta de procesamiento de hardware en Zhejiang, después de usarlo, redujo su tiempo de inactividad mensual por mantenimiento de 12 horas a Menos de 2 horasy puede mantener una precisión de procesamiento estable incluso después de 72 horas de funcionamiento continuo, con una estabilidad que supera con creces la media del sector.
Ejemplos
- Láseres de fibra dopados con erbio
- Láseres de fibra dopados con tulio
- Láseres de fibra dopada con iterbio
Aplicaciones
Los láseres de fibra producen una amplia variedad de longitudes de onda, por lo que tienen Múltiples aplicaciones. Estos pueden limpiar eficazmente los metales; este proceso se conoce como limpieza de metales y podría personalizarse para diferentes parámetros de la línea de producción.
Además, estos tienen Marcado láser aplicaciones y ayuda a marcar permanentemente plásticos y metales con marcadores de alto contrasteAdemás del marcado, los láseres de fibra se utilizan para el grabado, el marcado y el recocido.
¿Y lo que es más? Los láseres de fibra pueden realizar incluso cortes complejos con una calidad de borde impresionante; por lo tanto, son la mejor opción para corte por láser. Estos han eliminado los cargos por herramientas y han reducido los tiempos de configuración y inactividad. Además, los láseres de fibra proporcionan alta precisión, seguridad y exactitud en cirugía y diagnóstico por imágenes.
Tomando como ejemplo típico nuestro láser de fibra, como modelo de aplicación convencional de láseres de fibra, se puede adaptar a múltiples potencias. Su rango va desde 1500 W hasta 60000 W., con un posicionamiento de corte precisión de ±0.01 mm.
Para materiales metálicos como el acero al carbono y el acero inoxidable, la velocidad de corte del acero al carbono de 2 mm puede alcanzar hasta 18 m/min, sin rebabas en el filo de corte y sin necesidad de rectificado secundario. En escenarios de limpieza de metales, puede eliminan eficazmente las capas de óxido y aceite Elimina las manchas de la superficie de las piezas y es adecuado para las necesidades de procesamiento por lotes de industrias como la de autopartes y ferretería.
Nuestros Serie EC La cortadora de placas láser de fibra ha ayudado a los clientes de autopartes a aumentar el procesamiento. eficiencia en un 32% mientras que de manera significativa reducción de los costos de los consumiblesRompiendo con la percepción tradicional de que los láseres de fibra solo pueden procesar materiales no metálicos.
2. Láser de estado sólido
El Primer láser de estado sólido fue el láser rubí, que fue menos eficaz debido a su marcada naturaleza de tres niveles. Posteriormente, otros medios de estado sólido Ganaron popularidad gracias a su mejor desempeño.
Como su nombre lo indica, el láser de estado sólido utiliza un medio sólido: un material cristalino o un vidrio. El medio sólido se mezcla con elementos de tierras raras como el erbio, el iterbio, el cromo o el neodimio.
¿Cómo funciona el láser de estado sólido?
En láseres de estado sólido, iones se introducen como impurezas en el material huésped. Este proceso se llama dopaje, que significa agregar cuerpos extraños a una sustancia en particular. El material huésped utilizado en láser de estado sólido podría ser granate de itrio y aluminio dopado con neodimio, vidrio dopado con neodimio y zafiro o vidrio dopado con iterbio. Los dopantes incluyen materiales de tierras raras como cromo o erbio.
Además, lámparas de arco o flash se utilizan en láseres de estado sólido para bombeo óptico. Estas fuentes de bombeo son baratas pero tienen una vida moderada y baja eficiencia energética. Sin embargo, un diodo láser se utiliza para estado sólido bombeado por diodos (DPSS) láseres. Estos tienen la capacidad de alcanzar altos poderes junto con mantener una buena calidad del haz.
Los láseres de estado sólido son Simple, económico y de alta eficiencia.Estos tienen una construcción comparativamente más simple que otros tipos y se pierde una pequeña cantidad de material en el medio de ganancia. La salida de los láseres de estado sólido puede ser pulsada y continua. Sin embargo, la eficiencia de los láseres de estado sólido es comparativamente inferiores a los láseres de dióxido de carbono.
Ejemplos
Ejemplos comunes de láseres de estado sólido incluyen:
- Ti: Láseres de zafiro
- Nd: Láser de vidrio (vidrio de neodimio)
- YB: láser YAG (granate de itrio y aluminio dopado con iterbio)
- Nd: YAG láser (granate de itrio y aluminio dopado con neodimio)
Aplicaciones
Los láseres de material de estado sólido ayudan a perforar agujeros en los metales. Ofrecer flexibilidad en múltiples operaciones de formación de agujeros y son muy eficaces que los métodos tradicionales.
Además, perforación láser Es económico y tiene alta precisión y velocidad rápida. Estos láseres se utilizan en el ejército para apuntar al sistema de destino. Además, estos láseres se utilizan en instrumentos físicos calibrados como sismógrafos.
Además, los láseres de estado sólido ayudan a eliminar la ablación de tejidos, tatuajes, cabello y cálculos renales. Se utilizan en fuentes de luz RGB (rojo-verde-azul) en impresoras y proyectores láser. Además, los láseres de estado sólido tienen potencial para utilizarse en la fusión nuclear.
3. Láser de gas
Láser de gas es diferente a los otros tipos de láseres ya que funciona según el principio de convertir la energía eléctrica en energía lumínica. Además, los láseres de gas son de diferentes tipos. El tipo de gas utilizado para desarrollar el medio láser decide la eficiencia y la longitud de onda del láser.
Definición y estructura básica
El gas se utiliza como medio activo en los láseres de gas. Los gases comunes utilizados para este propósito incluyen dióxido de carbono, xenón, hidrógeno, flúor, criptón, argón, neón y helio.
Los medios gaseosos pueden ser bombeado más eficientemente que los medios sólidos, así que los láseres de gas tienen mejor calidad del haz y generar altas densidades de potenciaLos tipos comunes de láseres de gas son: láseres de helio-neón, láseres de dióxido de carbono y láseres de iones de argón.
¿Cómo funciona el láser de gas?
Fuente de imagen: scording.com
En primer lugar, Los artículos de gas están emocionados. a través de una descarga eléctrica y impulsado hacia un estado de energía superior. Los átomos excitados son degradado a un estado de menor energía mediante la emisión de fotones. Cuando estos fotones se encuentran con un átomo excitado, estos energizar los átomos para emitir más fotones de la misma fase, dirección y energía.
Estos fotones se mueven de un lado a otro entre los espejos, formando una cavidad resonante. Durante este proceso, La luz se amplifica, produciendo finalmente haces láser. Los láseres de gas producen un haz de alta calidadPoseen una excelente coherencia espacial y ofrecen una amplia gama de longitudes de onda de salida.
Sin embargo, láseres de gas necesitan una fuente de alimentación de CC de alto voltaje y se emiten sustancias químicas nocivas de los gases, lo que puede causar lesiones en la piel y los ojos de los empleados.
Ejemplos
- Láseres excímeros
- Láseres de criptón
- Láseres de argón
- Láseres de helio-neón
- Láseres de dióxido de carbono
Aplicaciones
Los láseres de gas cumplen múltiples funciones en campos que van desde la investigación científica hasta la medicina y las telecomunicaciones. Estos tienen excelente calidad del haz y se usan en comunicación por fibra ópticaLos láseres HeNe se utilizan en demostraciones educativas y de laboratorio debido a su haz rojo visible y su relativa seguridad.
Además, estos se utilizan en experimentos como aceleración de partículas, holografía, mediciones de contaminación y espectroscopiaLos láseres de gas se utilizan en diversos tratamientos de la piel y en cirugía ocular.láseres de gas CO₂ resultan útiles en múltiples tareas de procesamiento de metales como corte, grabado y soldadura. Debido a su alta absorción en agua, los láseres de CO2 se utilizan para Extirpación de tumores, lunares y verrugas.
Muchos esquemas en línea muestran los láseres de gas sellados más básicos. Sin embargo, el láser de CO₂ que utilizamos en nuestro taller ha sido optimizado significativamente: incorpora una pequeña bomba de circulación de gas, en lugar de una simple cámara de gas sellada estática, lo que garantiza una concentración uniforme de la mezcla de CO₂ y nitrógeno dentro de la cámara, resultando en una descarga más estable.
Además, nuestro tubo de descarga está hecho de cerámica, lo que ofrece el doble de vida útil que los tubos de vidrio comunes, y el espejo de la cavidad resonante cuenta con un recubrimiento antirreflectante de 10.6 μm, lo que aumenta la eficiencia electroóptica. mayor a 12%.
Un cliente publicitario anterior lo usó para cortar acrílico continuamente durante 100 horas con fluctuaciones de energía de menos de 2%, demostrando una estabilidad muy superior a la de los equipos comunes de uso general.
4. Láser de tinte
Láseres de colorante puede generar láseres de cualquier frecuencia de regiones casi ultravioleta, visible e infrarroja; de ahí que se les conozca como láseres sintonizables. Estos tienen una amplia variedad de aplicaciones en diversos campos.
Definición y estructura básica
Los láseres de tinte, también conocidos como láseres líquidos, utilizan un tinte orgánico como medio de ganancia. Una de sus características clave es que su La longitud de onda se puede controlar durante la operación.. Los colorantes comúnmente utilizados en los láseres líquidos son la fluoresceína de sodio, la rodamina 6G o la rodamina B.
¿Cómo funciona el láser de tinte?
Como mencionamos anteriormente, el medio activo del láser líquido es un colorante orgánico. Al mismo tiempo, los disolventes utilizados en ellos podrían ser... etilenglicol, alcohol, o Agua. En primer lugar, el El tinte se bombea al tubo capilar desde el tanque de almacenamiento.. El tinte sale del tubo con una bombilla de destello y el haz de salida se mueve al acoplador de salida con la ayuda de una ventana Brewster.
El acoplador de salida es un 50% espejo reflectante mientras que la longitud de onda de salida varía mucho, y la salida máxima de 618 nm se puede lograr. Los láseres de colorante están disponibles en forma visible, tienen alta potencia de salida, menor diámetro y divergencia del haz.
Los rangos variables de longitudes de onda se pueden producir mediante láseres de colorante y se utilizan para una amplia gama de funciones en el campo médico. Sin embargo, los láseres de colorante tienen una alto costo y una fórmula química muy compleja.
Ejemplos
- Láser de tinte a chorro
- Láser de nitrógeno líquido
- Láser de tinte rodamina 6G
- Láser de polímero teñido
- Láser de tinte de hidrocarburos aromáticos
Aplicaciones
El tratamiento con láser de tinte trata las cicatrices corporales, incluidas marcas de nacimiento como manchas de vino de Oporto, arañas vasculares en la cara, etc. El láser de tinte de pulsación larga ayuda a tratar el rubor y las líneas finas. Los láseres sintonizables se utilizan en la separación de isótopos. Además, el láser de colorante orgánico se utiliza en ciencias biomédicas, holografía y espectroscopia.
Estos láseres tienen el potencial de excitar moléculas específicas, por lo que ayudan en Ciencias moleculares para estudiar las características de las moléculas. Junto con los láseres de estado sólido en cristales no lineales, los láseres de colorante producen longitudes de onda de luz más cortas, como la UV. Además, estos son utilizado en fotoquímicadonde se necesita una longitud de onda específica para iniciar o catalizar una reacción.
5. Láser semiconductor (diodo)
Láseres semiconductores Son rentables, más eficientes y utilizan menos energía que otros sistemas láser. Estos láseres tienen características únicas como naturaleza monocromática, tamaño de punto de luz pequeño y alta densidad de luz. Debido a estas propiedades, los láseres de diodo se están volviendo populares en los sectores energético y médico.
Definición y estructura básica
Los diodos láser también tienen uniones cargadas positiva y negativamente (PN) como diodos normales. Sin embargo, la capa intrínseca del El diodo láser se pule para crear la emisión espontánea.. Dado que la capa intrínseca se pule, los fotones generados se amplifican, convirtiendo la corriente eléctrica en luz láser.
Láseres semiconductores Cumplen funciones médicas cruciales, ya que se utilizan en procedimientos dentales, dermatología y cirugía ocular. Además, se emplean ampliamente en escáneres láser, impresoras, lectores de códigos de barras, etc.
¿Cómo funciona el láser semiconductor (diodo)?
El medio activo del láser semiconductor es el diodo de unión PN polarizado directamenteEn esta unión, un semiconductor de tipo n tiene electrones en exceso, mientras que un semiconductor de tipo p tiene agujeros excesivosSe aplica una tensión de polarización directa, lo que impulsa a los electrones y huecos hacia la unión, donde se atraen y colisionan. Durante este proceso, se producen radiaciones de recombinación.
El excedente de energía es liberados como fotones, que estimulan aún más la recombinación electrón-hueco, produciendo finalmente luz láser.
Estos láseres tienen un una vida más larga, bajo costo de mantenimientoy un funcionamiento comparativamente seguro. Además, utilizan poca energía y funcionan en modo de corriente constante de bajo voltaje. En el lado negativo, los láseres semiconductores son sensible a las variaciones de temperatura, y su rayo láser de salida no es estrecho.
Ejemplos
- Láser de cascada cuántica
- Diodo láser emisor de bordes
- Láser de diodo de cavidad externa (ECDL)
Aplicaciones
Los láseres semiconductores se utilizan en Reproductores de CD y DVD para leer y escribir datos. Además, estos ayudan en diagnósticos forenses y biomédicos. Los láseres semiconductores se utilizan en escáneres de código de barras y impresoras láser. Además, resultan útiles en varios tipos de espectroscopia para la caracterización de materiales y el análisis químico.
Los diodos son fuentes de luz importantes para comunicación por fibra óptica. Diodos de alta potencia Ayudan en el corte y la soldadura láser. En medicina, se utilizan para tratar ciertas afecciones de la piel, blanquear los dientes y realizar cirugías de tejidos blandos. Además, los láseres de diodo actúan como fuente de bombeo para tipos específicos de láseres, como los de estado sólido.
Comparación de 5 tipos diferentes de láser
Cada tipo de láser tiene diferentes potencia de salida, longitud de onda, usos y otras característicasHemos pensado en recopilar esta información en forma de tabla para usted.
Estos cinco tipos de láseres difieren significativamente en sus parámetros principales y escenarios de aplicación: Nuestros láseres de fibra dopados con iterbio Cubre un rango de potencia de 1500W a 60000W., y Longitud de onda 1070nm lo que los convierte en la primera opción para el procesamiento industrial pesado, como por ejemplo: corte, soldadura y limpieza de metales;
Mientras que los láseres de gas CO₂, con un Rango de potencia de 60W a 6000W y una longitud de onda de 10.6 μm, tienen una mejor absorción de materiales no metálicos, lo que los convierte en la base para el corte y grabado de cuero y acrílico;
Láseres de estado sólido Nd:YAG, con una potencia Rango de 100W a 2000W y una longitud de onda de 1064 nm, se utilizan principalmente para escenarios de procesamiento de alta precisión tales como la perforación de precisión y la estética médica;
Los láseres semiconductores, como los diodos láser de emisión lateral, tienen un rango de potencia de 1W-500Wson de tamaño pequeño y a menudo utilizadas como fuentes de bombeo para otros láseres o para escaneo de códigos de barras y equipos de marcado pequeños; y láseres de colorante Rodamina 6G, con su longitud de onda de 500-700 nm...
Su longitud de onda ajustable reproduce un papel insustituible en los campos con requisitos especiales de longitud de onda, como tratamientos para la piel y análisis espectrales científicos.
¿Cómo elegir el láser adecuado para su proyecto?
Seleccionar el láser adecuado para su proyecto implica considerar varios factores:
- Requisitos de Solicitud: Identifique las tareas específicas que necesita que realice el láser, como por ejemplo: aplicaciones de corte, soldadura, grabado o médicasLos distintos tipos de láser (CO2, fibra, diodo, etc.) se adaptan a diferentes tareas.
- Compatibilidad de materiales: Asegúrese de que el láser esté compatible con los materiales que planea utilizar Funcionan con diversos materiales, ya sean metales, plásticos, madera u otras sustancias. Algunos láseres son más eficaces en ciertos materiales que en otros.
- Potencia y Precisión: Determine el nivel de potencia y la precisión requerida para su proyecto. Los láseres de mayor potencia son... Adecuado para cortar materiales más gruesos., mientras que los láseres de menor potencia son mejores para trabajos detallados y delicados.
- Presupuesto y Mantenimiento: Considere su presupuesto, incluyendo costos iniciales y gastos de mantenimiento a largo plazoAlgunos láseres podrían tener costos iniciales más altos but menores necesidades de mantenimiento, mientras que otras pueden ser más baratas inicialmente, pero requieren más mantenimiento.
Al evaluar estos factores, podrá seleccionar el láser que mejor satisfaga las necesidades de su proyecto y garantice un rendimiento óptimo.
En cuanto a los problemas de selección de procesamiento que preocupan a todos, según nuestros datos de prueba reales y los comentarios de los clientes: en escenarios de corte, nuestros láseres de fibra son adecuados para el procesamiento de metales, con un posicionamiento precisión de ±0.01 mm y un procesamiento Eficiencia un 32% superior a la media del sector., mientras que los láseres de CO₂ son Especializada en el corte de materiales no metálicos.;
Para soldar, láseres de fibra son el elección preferida, como su fuente de calor concentrada puede mantener estable la tasa de límite elástico de la soldadura al 99.5% con una mínima deformación de la soldadura; en escenarios de grabado, los láseres de diodo pueden hacer marcas finas. tan pequeño como 1 mm sobre metal y plástico, mientras que los láseres de CO₂ pueden Grabado en relieve complejo y completo sobre materiales no metálicos.cubriendo diferentes necesidades de procesamiento.
Preguntas Frecuentes
1. ¿Qué láser se utiliza para el corte por láser?
Nuestros láseres de fibra son adecuados para el corte de metales, con posicionamiento precisión de ±0.01 mm y una eficiencia de procesamiento un 32% mayor que el promedio de la industria. Nuestros láseres de CO₂ son mejores Adecuado para cortar materiales no metálicos. como la madera y el acrílico, produciendo bordes suaves que no requieren pulido secundario.
2. ¿Qué láser se utiliza para la soldadura láser?
Los láseres de fibra son los preferidos para soldadura por láser porque proporcionan una concentración fuente de calor y control preciso, lo que garantiza soldaduras fuertes y limpias, especialmente en metales.
3. ¿Qué láser se utiliza para el grabado láser?
Los láseres de diodo y de CO₂ se utilizan para el grabado láser porque Ofrecen un control preciso para trabajos detallados.Los láseres de CO₂ son versátil para diversos materiales, mientras que los láseres de diodo son eficientes para marcar y grabar en metales y plásticos.
4. ¿Qué láser es mejor para la soldadura láser?
Láser de fibra son nuestros herramienta principal de soldaduraProporcionan una fuente de calor centralizada y controlable, lo que ayuda a nuestros clientes de autopartes. lograr una tasa de rendimiento de soldadura del 99.5%. Las soldaduras son fuerte y estéticamente agradables con mínima deformación, lo que los hace especialmente Adecuado para soldadura de alta precisión de piezas metálicas.
Conclusión
La tecnología láser evoluciona continuamente y se introducen nuevos tipos. abriendo nuevas oportunidades. A medida que la tecnología láser se desarrolle mejorar aún más, veremos nuevos avances en el campo de la ciencia y la medicina.
Cada tipo de láser tiene su Beneficios, desventajas y aplicaciones distintivasYa sea que seas un estudiante que quiera aprender sobre los distintos tipos de láser o un empresario que desee aprovechar el poder de la tecnología láser, ¡esta guía te será de gran ayuda!
¿Invertir en un sistema láser? ¡Obtenga pruebas de muestras gratuitas en Baison!
La tecnología láser es amplia, lo que dificulta decidir la opción más adecuada para usted. No existe una solución única que sirva para todos, así que no se conforme con menos. Dejar baison Haga conjeturas y le ayudará a elegir el sistema láser ADECUADO que satisfaga sus necesidades distintivas. Ofrecemos evaluaciones integrales in marcado láser, limpieza, corte láser y soldadura en un lugar.
