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Espejos de diamante para láseres de alta potencia

Los espejos de diamante tienen reflectividades ligeramente menores

Escrito en Opinión el

Desde la década de los setentas, prácticamente todos los aviones, automóviles, naves espaciales y trenes existentes han sido construidos utilizando en alguna parte del proceso de fabricación láseres de muy alta potencia.

Uno de los más evidentes problemas que los láseres para aplicaciones industriales o militares  que tienen, está relacionado con la pregunta siguiente: ¿Cómo es posible que un haz láser que es capaz de cortar, perforar o soldar placas de acero o de aleaciones ultra resistentes, no destruya también los espejos que son utilizados para dirigir ese mismo haz láser a las zonas de interés?

Investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Harvard acaban de publicar un artículo (Atikian et al., "Diamond mirrors for high-power continuous-wave lasers" Nature Communications, 2022; 13-1) en el cual reportan la construcción de espejos láser utilizando como sustrato diamante el cual lleva una capa de un nanomaterial. De este modo se puede construir un espejo cuya reflectividad es muy cercana al 99%.

Esta reflectividad, dentro de los estándares típicos de la ingeniería láser, podrá parecer baja puesto que utilizando películas delgadas depositadas en sustratos de vidrio (típicamente se aplican unas veinte diferentes capas) se pueden construir espejos con reflectividades del 99.99%.

Sin embargo estos últimos espejos, llamados multicapas, son eficientes solamente a baja potencia pues al incrementar la potencia cualquier pequeño defecto que el espejo pueda tener en alguna de las capas producido por un defecto de fabricación o por la presencia de algún contaminante microscópico, es suficiente para que al operar con alta potencia se destruya completamente todo el espejo.

Por otra parte, los espejos de diamante tienen reflectividades ligeramente menores que los espejos multicapa pero pueden sin problema recibir potencias continuas de hasta 10 kilo watts enfocados en puntos focales con un diámetro de solamente 750 micrones. ¡Esto es extraordinario!  Esa intensidad es más que suficiente para perforar placas de acero sin embargo al espejo de diamante no le causan ningún daño.

Se piensa en un futuro cercano utilizar estos espejos para aplicaciones militares así como para la manufactura de semiconductores, manufactura industrial y comunicaciones espaciales profundas.

Este importante desarrollo tecnológico abrirá las puertas a novedosas aplicaciones del láser.  De hecho cuando el láser fue inventado se pensó que éste era una "solución en busca de problemas".

De algún modo esto sigue siendo cierto debido a los avances de investigación de frontera realizados en los laboratorios científicos de todo el mundo.

 

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