El futuro de los láseres y la tecnología de protección láser

La llegada de los láseres ha supuesto una revolución en la tecnología mundial, debido a su naturaleza característica multidimensional. El hecho mismo de que los láseres no controlados, por un lado, causen daños irreversibles a los ojos pero, si se controlan correctamente, también sean capaces de realizar cirugías oculares críticas, revela la capacidad de los láseres para operar en un amplio rango.

A lo largo de los años, el verdadero potencial de los láseres se ha materializado a través de sus capacidades en expansión, desde experimentos de laboratorio de alta gama, como pinzas ópticas y enfriamiento de átomos por láser, hasta operaciones diarias, es decir, lectores de códigos de barras láser y grabados láser. Los láseres se utilizan en muchas aplicaciones, desde investigación y defensa hasta instrumentos médicos.

En el campo de la medicina, los láseres se utilizan para tratar áreas específicas de tejidos y cirugías estéticas completas. En la industria manufacturera, los láseres se utilizan para cortar materiales con alta precisión y también se utilizan en procedimientos de fabricación aditiva para mejorar la precisión en la impresión 3D. Incluso en operaciones militares, la guerra basada en láser es el modo avanzado de ataque adoptado.

Los láseres, a diferencia de la luz convencional, poseen alta intensidad, coherencia, direccionalidad y monocromaticidad. No difieren en cuanto a la distancia recorrida, como sí lo hacen las fuentes convencionales. De este modo se puede transmitir la máxima potencia del láser a grandes distancias. Por lo tanto, se concentra una gran cantidad de energía en el tamaño del punto y se logran altas densidades de potencia.

Como los láseres son operados por humanos, existe la posibilidad de que los reflejos puedan dañar la visión de forma permanente. El calor involuntario puede vaporizar el tejido de la piel o provocar lesiones en la retina y quemaduras en la piel. Por tanto, reducir la intensidad del láser que entra en el ojo es vital. La gravedad de los láseres se puede imaginar, ya que un hombre puede ver brillar una bombilla de tungsteno de 100 W con poca molestia; sin embargo, la luz láser con <1 W de potencia puede dañar la visión sin darse cuenta.

A medida que la tecnología láser crece y tiene efectos adversos en los seres humanos, existe una gran demanda de equipos de seguridad láser. Los láseres se clasifican en cuatro tipos, 2M, 3R, 3B y 4 según su intensidad de potencia. Las gafas y soluciones de protección láser tienen una gran demanda en el campo de la ciencia y el avance tecnológico. En aplicaciones convencionales, se utilizan tres tipos de gafas láser: 1) filtros de policarbonato, 2) vidrio de absorción y 3) filtros y revestimientos dieléctricos. Una forma de protección láser es mediante revestimientos o filtros de seguridad láser realizados mediante deposiciones de películas delgadas. El filtro colocado en las gafas bloquea longitudes de onda láser específicas y transmite la región visible del espectro electromagnético a través de ella (transmisión de luz visible VLT). La densidad óptica (OD) es el factor de atenuación de un filtro en una longitud de onda específica. Para una mejor comprensión, 100%, 10%, 1%, 0,1% y 0,0001% en la escala de transmisión equivalen a 0, 1, 2, 3 y 6 en las escalas OD respectivamente, comúnmente utilizadas con fines de denotación.

Los filtros de policarbonato funcionan con láseres de densidad de potencia baja a media y el vidrio de absorción reduce el VLT. El filtro o recubrimiento dieléctrico tiene una ventaja sobre estas dos soluciones al bloquear longitudes de onda láser específicas y transmitir luz visible a través de ellas en el rango de láseres de potencia media a alta. Estos filtros se pueden diseñar según la potencia y frecuencia del láser utilizado. Estos filtros pasan por rigurosas pruebas de control de calidad debido a su relación directa con la seguridad ocular. El análisis espectroscópico proporciona la capacidad de bloqueo de los filtros en longitudes de onda en la escala OD y VLT%.

Las industrias aeroespacial, automotriz, electrónica y semiconductores, médica, alimentaria y textil, construcción, servicios públicos y otras industrias utilizan diferentes tipos de láseres, como láseres de CO2, láseres de fibra, láseres de estado sólido, etc., para aplicaciones versátiles como marcado y micromateriales. y macromateriales con una amplia gama de intensidades de potencia láser. Los fabricantes mundiales de gafas de seguridad láser son KCWW, Honeywell International Inc., 3M, Uvex group, WW Grainger, Inc., Phillips Safety Products, Thorlabs, Kentek Corp., Laser safety Industries, Global laser Ltd., VS eyewear, Univet, Trotec. Laser GmbH, NoIR Laser Co., LLC, Laservision, Cole-Parmet Instrument Co., LLC y componentes láser. Con una tasa de crecimiento anual compuesta del 12,4%, se prevé que el tamaño del mercado mundial de láseres industriales aumente de 5.660 millones de dólares a 14.520 millones de dólares en el período de 2018 a 2026. El producto tiene una gran demanda en los últimos años, ya que el mercado ha crecido exponencialmente. en todos los campos. Se requieren instalaciones de producción de alto rendimiento para soportar el aumento de la demanda de gafas láser.

En vista del alcance futuro de las aplicaciones del láser, los láseres serán un contribuyente clave en muchos campos avanzados, incluidos los sensores, la digitalización, la inteligencia artificial y el cifrado de datos en la tecnología cuántica, por nombrar algunos. Para empezar, los pulsos láser de femtosegundos ultracortos de alta intensidad son el futuro de las aplicaciones biomédicas que ayudarán tanto en la obtención de imágenes como en la realización de complejas cirugías específicas en áreas específicas. Con respecto a la fabricación de vehículos eléctricos (EV), la soldadura láser permite lograr una soldadura estrecha y de alta velocidad con un calor más bajo, lo cual es crucial en las baterías de vehículos eléctricos. Mientras que los coches autónomos emplean escaneo láser para mapear el área objetivo en la que el láser actúa como ojo del coche. Además, el progreso en la reducción del tamaño de los láseres semiconductores, láseres de diodo y varios otros, amplía la posibilidad de emplearlos en diversas aplicaciones complejas. En conclusión, con la explosión en la innovación de la tecnología láser, para poder trabajar con láseres y aprovecharlos, es extremadamente importante, en primer lugar, comprender la seguridad del láser.

Autores : Dr. MG. Sreenivasan, jefe de I+D, Dr. Gokul Raja, científico sénior, Krithika Upadhya, científica y Smriti Sakhamuri, directora general de Hind High Vacuum Company Pvt. Limitado. Ltd. (HHV), la principal empresa de tecnología de vacío y película fina de la India. Un agradecimiento especial al Dr. Arindam Sarker, CTO de ASM-HHV Engineering Pvt. Limitado. Ltd., por sus aportes y consejos. Las opiniones expresadas en este artículo son propias.

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