Os Lasers estão ao nosso redor. Do mundo da indústria (automotiva, ferramentas, hidráulica e eletrodomésticos) à medicina e beleza, os lasers são usados em praticamente todos os lugares porque são versáteis e capazes de realizar muitos trabalhos diferentes: corte, soldagem e marcação a laser, remoção de tatuagens, cirurgia ocular , depilação, etc. Claro que nem todos os lasers são iguais, e os lasers são escolhidos com base na fonte mais adequada para o trabalho.
Existem cinco tipos de laser:
- Gás
- Estado sólido
- Fibra
- Líquido (laser de corante)
- Semicondutor (diodo laser)
Esses cinco tipos de lasers podem ser divididos ainda mais com base em como funcionam: lasers de onda contínua e lasers pulsados. Existem também diferentes tipos de lasers pulsados. Um laser fibra feito para marcação pode ter uma taxa de pulso variável (MOPA) para marcar plástico sem queimá-lo ou deixar rebarbas.
Antes de explicar os diferentes tipos de lasers, vamos definir o que é um laser e como ele funciona.
O que é um laser?
Um laser é um dispositivo que gera luz em um feixe de laser. Um feixe de laser é diferente de um feixe de luz porque seus raios são monocromáticos (uma única cor), consistentes (a mesma frequência e forma de onda) e colimados (todos na mesma direção).
Os lasers fornecem essa “informação perfeita”, ideal para aplicações de alta precisão.
Neste artigo, discutimos a História do Laser, de Einstein a Gordon Gould. Agora, vamos dar uma olhada técnica nas partes de um laser. Existem três componentes principais de um laser:
A fonte de energia
A fonte de energia bombeia luz em um meio ativo (o meio ativo resulta das emissões estimuladas por fótons por meio de transições eletrônicas ou moleculares de um estado de energia mais baixo para um estado de energia mais alto que o previamente povoado por uma fonte). Varia de acordo com o tipo de laser. Pode ser um laser de diodo, um choque elétrico, uma reação química, uma luz intermitente ou outros tipos.
Mídia ativa
O meio ativo emite um feixe de luz em um comprimento de onda específico quando excitado pela luz. Isso é chamado de fonte de ganho óptico. Os lasers geralmente levam o nome do meio de ganho. Em um laser de CO2, por exemplo, o meio de ganho é o gás CO2.
A cavidade óptica
A cavidade óptica amplifica o ganho óptico usando espelhos ao redor do meio de ganho, que podem ser espelhos discretos em lasers de estado sólido, facetas cortadas ou revestidas em lasers de diodo e refletores Bragg em lasers de fibra.
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Laser a gás
O laser de CO2 industrial envia uma corrente elétrica através de um gás para gerar luz através de um processo conhecido como inversão populacional. Exemplos de lasers de gás são lasers de dióxido de carbono (CO2), lasers de hélio-neon, lasers de argônio, lasers de criptônio e lasers excimer.
Os lasers de gás são usados em uma ampla gama de aplicações, incluindo holografia, espectroscopia, leitura de código de barras, medição de poluição atmosférica, processamento de materiais e cirurgia a laser.
Os lasers de CO2 são provavelmente os lasers de gás mais conhecidos e são usados principalmente para marcação a laser, corte a laser e soldagem a laser. Com o FlyCO2, o LASIT pode marcar materiais naturais como madeira e bambu. Isso é muito útil na indústria de promoções.
Lasers de estado sólido
Os lasers de estado sólido usam cristais ou vidro dopado com íons. Isso os diferencia dos lasers de corante que usam um corante orgânico (geralmente em uma solução líquida) como meio de amplificação de luz e dos lasers de gás onde uma descarga elétrica em um gás adequado (por exemplo, hélio-neon) é usada para produzir luz coerente.
Lasers de Fibra
Um laser de fibra é um tipo especial de laser de estado sólido em uma categoria própria. “Um laser de fibra é um laser no qual o meio de ganho ativo é uma fibra óptica dopada com elementos de terras raras, como érbio, itérbio, neodímio, disprósio, praseodímio, túlio e hólmio.”
As propriedades do guia de luz de fibra óptica tornam este tipo de laser diferente dos outros. O feixe de laser é menor do que outros tipos de laser, tornando-o mais preciso. Os lasers de fibra também são conhecidos por seu tamanho pequeno, boa eficiência elétrica, baixa manutenção e baixos custos operacionais.
Os lasers de fibra são usados em uma ampla gama de aplicações, incluindo processamento de materiais (limpeza a laser, texturização, corte, soldagem e marcação), medicina e armas de energia direcionada. Este artigo discute as vantagens dos lasers de fibra para marcação a laser, enquanto este artigo explora as diferenças entre um laser de fibra e um laser de pulso variável (amplificador de potência do oscilador mestre (MOPA)).
Hoje, os lasers de fibra são os lasers mais comuns usados para marcação e gravação a laser. Eles têm um efeito duradouro e de alta qualidade em todos os metais e quase todos os tipos de plástico. Com este tipo de sistema, também podemos garantir marcações pretas absolutas, sem brilho, necessárias principalmente na medicina (por motivos de segurança) e em eletrodomésticos e joias (por estética).
Outro tipo de laser com duração de pulso distinta é o laser de picosegundo. O FlyPico pode fazer marcações pretas absolutas de alto contraste sem brilho. Isso é muito útil na medicina (para segurança), bem como em eletrodomésticos e joias (para estética).
Lasers líquidos (laser de corante)
O meio de ganho para lasers líquidos é um corante líquido orgânico. Esses lasers também são conhecidos como lasers de corante e são usados em medicina a laser, espectroscopia, remoção de marcas de nascença e separação de isótopos.
Uma das vantagens dos lasers líquidos é que eles podem gerar uma faixa muito maior de comprimentos de onda, tornando-os bons como lasers sintonizáveis. Isso significa que o comprimento de onda pode ser controlado durante a operação.
Por exemplo, ao separar isótopos de laser, os lasers sintonizam ressonâncias atômicas específicas. Eles são ajustados para um isótopo específico para ionizar átomos, tornando-os cargas neutras em vez de negativas ou positivas. Em seguida, eles são separados com um campo elétrico para obter a separação isotrópica.
Lasers condutores (laser diodo)
Um diodo laser (ou LD) é um dispositivo optoeletrônico que pode emitir um feixe de laser emitido pela região ativa do semicondutor do qual o dispositivo é feito. A estrutura do semicondutor é muito semelhante à usada para fazer LEDs (Light Emitting Diodes).
Como muitos outros dispositivos eletrônicos, um diodo laser consiste em um material semicondutor dopado em uma camada muito fina na superfície do cristal. O cristal é dopado para produzir um semicondutor da região tipo n e um semicondutor da região tipo p, um em cima do outro, para obter uma junção PN, ou seja, um diodo.
Como outros tipos de diodo, quando a estrutura é polarizada diretamente, os buracos de elétrons da região p são injetados na região n, onde os elétrons carregam a maior parte da carga. Da mesma forma, os elétrons na região n são injetados na região p, onde as lacunas carregam a maior parte da carga. Quando há um elétron e uma lacuna na mesma região, eles podem se combinar para emissão espontânea. Ou seja, o elétron pode ocupar o estado de energia da lacuna, emitindo um fóton com energia igual à diferença entre o estado do elétron e a lacuna envolvida.
Esses elétrons e buracos injetados representam a corrente de injeção do diodo, e a emissão espontânea dá ao laser de diodo sob as propriedades de limiar do laser semelhantes a um LED. A emissão espontânea é necessária para iniciar a oscilação do laser, mas causa ineficiência quando o laser está oscilando.
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