La cortadora laser de CO2

La cortadora laser de CO2

Dentro de la amplia gama y diferentes tipos de cortadora laser, nos encontramos con láser de CO2. Anteriormente comentamos que este tipo de láser era muy utilizado en la industria moderna y que debido a su potencia y costo, es utilizado especialmente para el corte y la soldadura de diferentes materiales, y en particular para el caso de los materiales de mediana densidad, suele utilizarse a una menor potencia también para realizar grabados. Pero ¿cuál es la historia detrás del láser de CO2?

 

Es considerado uno de los tipos de cortadora laser antiguos del mundo, inclusive uno de los primeros tipos de láser en la historia. Fue desarrollado por Kumar Patel en los Laboratorios Bell, centros de investigaciones científicas y tecnológicas con sede en más de diez países de todo el mundo. A pesar de que su invención data del año 1964, el láser de CO2 todavía tiene hoy en día una gran cantidad de usos y aplicaciones.

 

El láser de dióxido de carbono aplicado de modo continuo puede ser muy potente y es una tecnología que se ofrece a un precio bastante asequible cuando se trata potencias hasta 150 watts, a partir de esta potencia estos equipos suben considerablemente de precio. Son considerados extremadamente eficaces, su ratio o potencia de bombeo (el poder de excitación) vs. su potencia de salida, alcanza hasta un 20%.

 

El láser de CO2 se emite dentro del espectro de luz infrarroja (IR), no perceptible por el ojo humano, y su banda de longitud de onda principal está comprendida entre las 9,4 y las 10,6 micras (μm). De hecho, fue el primer rayo láser de luz infrarroja en emitir rayos de alta potencia en la historia.

 

Esta cortadora laser es como cualquier láser típico y consta de tres partes o elementos “esenciales”. Primero, una cavidad óptica resonante en la que la luz puede circular. Consta habitualmente de un par de espejos. Segundo, un medio activo con ganancia óptica, que se coloca dentro de la cavidad resonante y puede ser de naturaleza sólida, líquida o incluso gaseosa. Este se encarga de amplificar la luz. Tercero, y para que el medio activo pueda amplificar la luz, se requiere de un aporte de energía o “bombeo”. El bombeo por lo general consiste en un haz de luz (bombeo óptico) o una corriente eléctrica (bombeo eléctrico) que se encarga de poner en funcionamiento el láser de dióxido de carbono.

 

Para intentar explicar de manera sencilla cómo funciona este tipo de láser, pensemos en su forma básica. Un tubo láser es un recipiente que contiene en su interior varios gases, principalmente dióxido de carbono, por supuesto, pero también nitrógeno (N), hidrógeno (H) o helio (He). En cada extremo de este recipiente están colocados los espejos que mencionamos con anterioridad. Uno de estos espejos es especial porque tiene la característica de ser parcialmente “transparente”.

 

Este gas que se encuentra dentro del tubo se activa a través del impulso de una corriente eléctrica, producida por una unidad de radiofrecuencia, que emite energía en forma de luz. Una parte de esta luz, la más intensa, sale a través del espejo mencionado por ser parcialmente transparente, este es el que forma el haz del láser. La otra parte de la luz rebota en el interior del recipiente y vuelve atrás, ganando más intensidad, la cual a veces es requerida para labores más complicadas o exigentes.

 

Este tipo de láser, ya que emite en la frecuencia de luz infrarroja, requiere de tecnología y materiales muy específicos para su fabricación y funcionamiento. Por ejemplo, tradicionalmente, los espejos que mencionamos con anterioridad son “multicapa”, fabricados con silicio, molibdeno (Mo), germanio o seleniuro de zinc, e inclusive existen algunos de oro. El tipo de material dependerá de la potencia requerida con la que trabajará el láser.

 

Los láser de CO2 ofrecen potencias que van desde varios milivatios (mW) hasta cientos de kilovatios (kW). El láser que genera este tipo de máquina puede ser fácilmente conmutado utilizando un espejo giratorio o un conmutador, lo que permite alcanzar potencias que llegan hasta los Gigavatios (GW), lo que permite que sea implementado, por citar algún uso, como cortadora laser. Por esta misma razón y las grandes potencias que puede alcanzar, se debe ser extremadamente cuidadoso al momento de utilizar esta maquinaria, a fin de evitar lesiones y accidentes.

 

Además de ser utilizado como cortadora laser, para realizar trabajos de corte, soldadura y grabado, el láser de dióxido de carbono es muy utilizado en el campo de la medicina, pues la longitud de onda en la que trabaja es muy bien absorbida por tejidos vivos y el agua, por lo que es común encontrar su aplicación en la cirugía. También tiene aplicaciones en el área militar y de investigaciones, pues es un tipo de láser que atraviesa casi sin problemas la atmósfera terrestre por ser emitido en frecuencia IR.

 

Es el tipo de tecnología láser más antiguo en el mercado, sin embargo, eso no lo convierte, en absoluto, en un tipo de tecnología obsoleta. Es importante destacar que para poder operar este tipo de láser, sea cual sea el ámbito o área en el que se quiera trabajar con él, se debe contar con un sistema eléctrico que soporte los requerimientos de energía que el láser exige para funcionar, un sistema de ventilación adecuado para evitar la acumulación de gases y ensuciar los lentes del equipo, y líneas o tanques que contengan los gases que el equipo utiliza mientras está en funcionamiento.

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