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Mar 27, 2024

Nueva Electrónica

Lea el artículo para descubrir con qué frecuencia se utilizan los láseres en diferentes aplicaciones. La tecnología láser se utiliza habitualmente en una amplia gama de equipos industriales y médicos, pero también en dispositivos que se encuentran en

Lea el artículo para descubrir con qué frecuencia se utilizan los láseres en diferentes aplicaciones.

La tecnología láser se utiliza habitualmente en una amplia gama de equipos industriales y médicos, pero también en dispositivos que se encuentran en casi todos los hogares. Redes de fibra óptica, impresoras láser, termómetros láser, unidades de CD-ROM/DVD o lectores de códigos de barras: todos estos dispositivos están equipados con láser. Por lo general, no nos preguntamos cómo funciona un láser o por qué se ha montado dentro de un dispositivo, pero definitivamente vale la pena considerar este tema, ya que es realmente interesante.

Los orígenes del rayo láser se remontan a 1960, aunque su modelo teórico se desarrolló mucho antes, es decir, en 1917. En aquel entonces, el famoso científico Albert Einstein concluyó que algunas de las partículas de materia más pequeñas, es decir, los átomos excitados, son capaces de emitiendo luz. Sin embargo, en ese momento, los científicos aún no disponían de la tecnología que pudiera utilizar para confirmar que la teoría de Einstein era correcta. El gran avance se produjo muchos años después, concretamente en 1954, cuando tres científicos estadounidenses (Charles Towneson, James Gordon y Herbert Zeiger) lograron obligar al átomo a emitir microondas. Esto dio lugar al diseño del primer máser (Amplificación de microondas mediante emisión estimulada de radiación), es decir, un dispositivo que emite un haz de microondas potente y controlable. Este logro estimuló a investigadores de todo el mundo a realizar más experimentos. El primer láser (amplificación de luz mediante emisión estimulada de radiación) se creó 6 años después. La primera persona que obligó al átomo a emitir luz visible fue Theodore Maiman, un científico estadounidense. La era de los láseres comenzó con el encendido de una potente lámpara de flash con un cristal de alúmina dopado con cromo (rubí) en su interior.

La respuesta más sencilla, pero también la más imprecisa, a esta pregunta es decir que un láser brilla. Sin embargo, si el láser brilla, ¿por qué cuando activa un puntero láser en un aula o sala de conferencias, solo puede ver un punto en la pantalla y el láser no ilumina toda la sala? La principal diferencia entre una bombilla normal y un láser radica en cómo se enfoca la luz. En el primero, los fotones se dispersan y se mueven en todas direcciones, razón por la cual una bombilla puede iluminar una habitación oscura. En el caso del láser ocurre todo lo contrario, es decir, la luz se concentra en un único punto para crear un haz en el que los fotones se mueven casi paralelos entre sí. Por eso, al activar un láser, sólo podemos ver un pequeño punto iluminado por una luz enfocada.

Para visualizar el funcionamiento del láser, imaginemos una pequeña caja cubierta por dentro con espejos, en la que se han encerrado varios fotones. Estas partículas viajan continuamente por el interior de la caja, rebotando en los espejos. Cada uno de estos impactos libera una porción de energía que es una copia exacta del fotón. Con cada reflexión, el número de partículas de luz aumenta hasta superar un punto crítico. Luego, los fotones perforan la pared de la caja, creando un haz de luz que demuestra propiedades muy interesantes.

Los láseres actuales se basan principalmente en diodos láser basados ​​en el fenómeno relacionado con la reflexión descrito anteriormente. Los diodos láser son ligeramente similares a los LED clásicos. Sin embargo, existe un elemento similar a una cámara de resonancia para los fotones liberados entre las dos áreas de unaSemiconductor tipo N y P . Es una “caja” de múltiples capas que puede reflejar partículas de luz total o parcialmente, de modo que eventualmente se concentren en un solo haz.

Debido a sus propiedades, los láseres se emplean habitualmente en aplicaciones electrónicas. Muchos dispositivos y componentes funcionan según el fenómeno de reflexión múltiple de ondas de luz, cuya descripción se presenta a continuación:

Cuando pensamos en un láser, normalmente nos viene a la mente un diodo láser común y corriente. Su diseño ya se ha descrito, pero vale la pena saber que cada elemento está definido por un parámetro de potencia que determina el índice de brillo del láser. Hay diodos con una potencia nominal de 5 mW o que alcanza incluso los 115.000 mW. En este punto es muy importante tener en cuenta que incluso los láseres de baja potencia pueden ser peligrosos para la salud. En ningún caso se debe emitir un haz de luz directamente a los ojos, ya que esto puede provocar daños irreversibles en la vista.

ADL-80Y04TLDiodo láser: ADL-63102TL-3

Los diodos láser suelen emitir luz roja, pero también hay disponibles diseños de infrarrojos. Por lo general, están encerrados en carcasas TO9, TO18 y TO56 diseñadas para ensamblaje de orificio pasante (THT).

FP-D-650-1-CF

Módulo láser: FP-D-650-1-CF

Además de los diodos láser convencionales, existen módulos prefabricados que emiten rayos láser. Están equipados con un diodo y circuitos electrónicos adicionales para garantizar un control adecuado. Los módulos láser suelen estar diseñados como componentes cilíndricos de distintos tamaños. Además, se debe prestar atención a parámetros como la potencia, la tensión de alimentación, el color e incluso el tipo de haz emitido. Gracias a los cabezales ópticos, los módulos láser emiten un haz de luz clásico y recto, pero también rayos en forma de elipses, cruces y líneas de luz. Estos componentes se utilizan habitualmente en sistemas de automatización industrial, en particular para crear barreras luminosas.

El cableado de fibra óptica también está asociado a la tecnología láser. Es natural, ya que ambas soluciones se basan en principios de funcionamiento similares. Un cable de fibra óptica es una estructura de fibra de vidrio semitransparente que facilita la transmisión de luz y actúa como portador de información. La fuente de luz que transmite dicha información puede consistir en un diodo láser (ver arriba) o un LED clásico (en algunos casos). Al seleccionar un cable de fibra óptica, tenga en cuenta que su diseño no es completamente universal, ya que debe adaptarse a un tipo de transmisión específico.

FIBRAIN-PIG-001Pigtail de fibra óptica: FIBRAIN-PIG-001

HG-C1200-PSensor de distancia: HG-C1200-P

Los sensores de distancia láser son dispositivos cuyo funcionamiento también se basa en un rayo láser. Estos componentes de pequeño tamaño se utilizan habitualmente en el sector industrial como elementos de control de conjuntos de máquinas. Su principio de funcionamiento es bastante sencillo. Emiten un haz de luz que, al ser reflejado por un objeto detectado, llega a un elemento fotoeléctrico, que a su vez emite una señal correcta a un PLC, etc. Normalmente, un transmisor y un receptor de luz se colocan en una sola carcasa, pero hay también diseños en los que estos componentes están separados. Una solución de este tipo permite, por ejemplo, detectar un módulo LCD que, mientras se desplaza por la línea de producción, interrumpe un rayo láser emitido por el transmisor.

Los sensores láser se caracterizan por una serie de parámetros, es decirrango, configuración de salida, modos de operación, tipo de carcasa , frecuencia, clase de estanqueidad o material de la carcasa. Cada uno de estos factores debe tenerse en cuenta al seleccionar un sensor correcto.

Los elementos capaces de detectar un haz de luz incluyen fotodiodos. Se trata de elementos semiconductores de pequeño tamaño colocados en carcasas con una pared transparente, lo que permite que la luz láser incida directamente sobre el núcleo de silicio del elemento. Al igual que otros diodos, un fotodiodo se basa en una unión PN que absorbe la luz emitida hacia él. Como resultado, los electrones se mueven a la banda de conducción para aumentar la corriente que fluye a través del elemento.

BPW20RFFotodiodo: BPW20RF

Los fotodiodos están diseñados tanto en carcasas de montaje de orificio pasante (THT) como de montaje en superficie (SMD). Hay que mencionar algunos parámetros importantes para este tipo de diodo, es decir, la sensibilidad (longitud de onda en un punto), el ángulo de visión, la velocidad de encendido/apagado y la potencia.

FLK-62MAXPirómetro: FLK-62MAX

Al hablar de aplicaciones del láser en la ingeniería electrónica, además de los módulos y componentes electrónicos, también hay que mencionar los dispositivos prefabricados basados ​​en tecnología láser. Se trata, por ejemplo, de pirómetros láser, es decir, medidores de temperatura sin contacto. Su principio de funcionamiento se basa en la medición de la longitud de onda de la radiación infrarroja emitida por el objeto investigado, cuyo valor luego se convierte en unidades de temperatura. Además, estos dispositivos suelen equiparse con un láser rojo adicional cuyo rayo indica un punto de medición determinado.

Los telémetros láser son otros dispositivos de medición basados ​​en la tecnología láser. Facilitan la medición de la distancia hasta un objeto que se está investigando, lo que los convierte en una solución popular en campos como la construcción, la topografía o incluso el mantenimiento. Emiten un haz de luz que, al reflejarse, regresa e incide en el componente óptico. Luego, un telémetro determina la distancia basándose en el cambio de fase entre la luz emitida y la recibida. Su funcionamiento se parece un poco al de los sensores de distancia láser.

LM50A Telémetro: LM50A

RPM33Tacómetro: RPM33

Un tacómetro facilita la medición precisa de RPM. El valor requerido se mide sin contacto y también se basa en la tecnología láser. Un tacómetro funciona de manera similar a los dispositivos mencionados anteriormente, es decir, un haz de luz incide en un elemento giratorio y regresa parcialmente después de ser reflejado en el elemento reflectante. Este dispositivo cuenta el número de reflexiones que constituyen la base para la determinación del valor de RPM.

Un lector de códigos de barras es un dispositivo popular que se utiliza a menudo en tiendas, almacenes y plantas de fabricación. Su funcionamiento también se basa en la tecnología láser. El funcionamiento de cada lector de códigos de barras se basa en dos componentes, es decir, un diodo láser o un LED de alto brillo y un fotodetector. Un diodo emite un haz de luz que incide sobre la lente dispersante. Cuando un código de barras se coloca dentro del camino de la luz dispersa, la luz se refleja, pero sólo por las partes blancas del código, ya que las líneas oscuras absorben toda la luz. En realidad, sólo se detectan los espacios entre las barras. El haz de luz reflejado y desmenuzado por el código de barras se transmite a un fotodetector que, junto con los circuitos electrónicos que lo acompañan, convierte la luz reflejada en impulsos eléctricos enviados a un ordenador de caja registradora, etc.

QOLTEC-50860Lector de códigos de barras: QOLTEC-50860

Evidentemente, no todos los dispositivos y componentes mencionados anteriormente son productos relacionados con la tecnología láser disponibles en el catálogo de productos de TME. Sin embargo, incluso este pequeño segmento de nuestra oferta de productos muestra perfectamente la versatilidad y la amplia gama de aplicaciones de esta tecnología.