El láser y sus aplicaciones

1. Resumen
3. Breve reseña histórica acerca del surgimiento del rayo láser
4. Características generales de la luz láser
5. Tipos de laser
6. Aplicaciones del láser
7. Aplicaciones a la medicina
8. Aplicaciones a la computación
9. Aplicaciones a la holografía
10. Aplicaciones a la ingeniería mecánica
11. Soldadura con láser
12. Tratamientos superficiales con láser
13. Corte mediante láser
14. Taladrado y punzonado
15. Marcado mediante láser
16. Ilustraciones de algunos procesos efectuados por láser
17. Micro: reparación de moldes y matrices por láser
18. Otras aplicaciones del laser
19. Algunas noticias interesantes acerca del láser
20. Conclusiones
21. Bibliografía utilizada

Resumen

En este trabajo se realiza un estudio acerca del láser en cuanto a: sus características generales, los procesos que intervienen en su emisión, los tipos que existen, además explicaremos sus aplicaciones en algunas ramas de la ciencia principalmente vinculadas con la Ingeniería Mecánica. Es nuestro objetivo dejar claro la importancia que tiene el láser en la Ingeniería Mecánica, pues se ha convertido en un factor determinante en la realización de determinados procesos industriales con una extremada calidad y precisión, siendo muy usados en estos tiempos. El láser es una herramienta muy útil para el procesamiento de materiales, este permite realizar soldaduras, cortes, tratamientos superficiales, taladrados y punzonados de una forma verdaderamente eficiente y más rápida que los métodos convencionales ya que es fácil su control automático. En el trabajo se podrán ver algunos datos interesantes de la realización de estos procesos.   

Introducción

Cuando se inventó el láser en 1960, se denominó como "una solución buscando un problema a resolver", desde entonces se han vuelto omnipresentes, comenzaremos así diciendo que la palabra láser designa a todos aquellos dispositivos que generan un haz de luz coherente como consecuencia de una emisión inducida o estimulada, descubierto dicho comportamiento en 1916 por Albert Einstein; aunque de la historia de la Física Moderna se conoce que el primer láser fue desarrollado por Maiman en 1960 (utilizando como medio activo un cristal cilíndrico de rubí). Su nombre se debe a un acrónimo del inglés LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation – "Amplificación de Luz por Emisión Estimulada de Radiación").

Existen numerosos tipos de láseres que se pueden clasificar de muy diversas formas siendo la más común la que se refiere a su medio activo o conjunto de átomos o moléculas que pueden excitarse, de manera que se crea una situación de inversión de población obteniéndose radiación electromagnética mediante emisión estimulada. Este medio puede encontrarse en cualquier estado de la materia: sólido, líquido, gas o plasma. Otra de las clasificaciones se refiere a que los láseres pueden ser de estado sólido, de colorantes, de gases como por ejemplo el de CO2; el de diodos semiconductores y el láser de electrones. En el desarrollo del trabajo como se vera mas adelante abarcaremos la mayoría de estos tipos de láseres y trataremos de esquematizar los niveles de energía de los centros activos en los cuales tiene lugar la emisión láser, asimismo explicaremos el efecto del bombeo en particular sobre el medio activo, proporcionaremos también su funcionamiento y a su vez un resumen de las dificultades que presenta, y por ultimo la forma en que éstas son solucionadas en la práctica. Finalmente, se incluye una sección donde se mencionan algunas de las aplicaciones más importantes actuales o potenciales y en la mayoría de los casos enfocando estas aplicaciones a la ingeniería como habíamos anunciado anteriormente.

BREVE RESEÑA HISTÓRICA ACERCA DEL SURGIMIENTO DEL RAYO LASER

Albert Einstein estableció, en 1916, los fundamentos para desarrollar el láser y sus predecesores, lo máseres, usando la ley de radiación de Max Planck que se basa en los conceptos de emisión inducida y espontánea de radiación, esta teoría fue olvidada hasta después de la Segunda Guerra Mundial. Luego en 1953, Charles H. Townes y un grupo de estudiantes de posgrado, confeccionaron el primer máser, este dispositivo funcionaba mediante los mismos principios físicos que el láser pero produce un haz coherente de microondas en lugar de un haz de luz que pueda verse. Este láser de Townes, era no podía funcionar de forma continua. Existen varios eventos históricos que se relacionan con la historia del láser; en 1917, el físico Albert Einstein fundó el concepto de လemisión estimuladaá€, el mismo, luego dio paso al desarrollo de la luz láser. En 1947, Los Físicos R. C. Rutherford y Willis E. Lamb, demostraron la emisión del láser por primera vez; en 1951 aparece Townes con sus asistentes de posgrado, quienes inventan el máser, los mismos son galardonados con el premio Nobel en Física en el año 1964.

En 1958, los físicos Charles H. Townes y Arthur L. Schawlow, fueron los primeros en publicar un artículo detallado sobre las aplicaciones de los máseres óticos; en 1960, ambos presentan su tecnología láser y en base a sus descubrimientos los físicos Mirek Stevenson y Peter P. Sorokin, desarrollaron el primer láser de uranio. . En 1962 son inventados los láser semiconductores Investigadores de GE, IBM y del Laboratorio Lincoln del MIT, descubren que los dispositivos diodos basados en el semiconductor arseniuro de galio (GaAs) convierten la energía eléctrica en luz. En 1969, se descubre la primera aplicación industrial del láser al ser empleado en soldaduras de los elementos de chapa en el armado de vehículos. En 1980, un grupo de físicos pertenecientes a la Universidad de Hull registran la primer emisión de láser en el campo de los rayos X. En 1985 se comienzan a vender en todas partes los primeros discos compactos en donde un haz de láser de baja potencia se encarga de လleerဠlos datos que fueron codificados y puestos dentro de este disco. Luego esa señal analógica permitirá escuchar los archivos musicales. Billones de láser semiconductores fueron fabricados cada año para ser usados en telecomunicaciones. Por último en el año 2003, la aparición del escaneo láser permite al museo británico realizar exhibiciones virtuales además de poder grabar gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un DVD o CD.