Los láseres como medio del progreso tecnológico

El científico estadounidense Theodore Maiman, desarrolló el primer láser basado en un cristal rubí y reportó dicho estudio en un artículo corto publicado en la revista británica Nature, después de sufrir un rechazo por parte de la revista estadounidense Physics Review Letters, por considerarse poco relevante.

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Por: Dr. Yury Barmenkov

Según los tamaños de mercado y sus crecimientos anuales recientes, los láseres de mayor éxito, debido a su gran cantidad de aplicaciones. Foto de El Clarín

Según los tamaños de mercado y sus crecimientos anuales recientes, los láseres de mayor éxito, debido a su gran cantidad de aplicaciones. Foto de El Clarín

CDMX.- El período comprendido entre finales de los años 50 y principios de los 60 del siglo pasado se caracterizó por ser una época de grandes descubrimientos y avances tecnológicos, entre los que se incluyen el primer satélite artificial (Sputnik-1, en 1957), el primer circuito integrado (Jack Kilby, en 1958), el vuelo del primer astronauta (Gagarin, en 1961), o el primer libro de divulgación en materia de ecología, “Primavera Silenciosa” (Rachel Carson, en 1962), por mencionar algunos.

En esa época, específicamente en el año 1960, el científico estadounidense Theodore Maiman, desarrolló el primer láser basado en un cristal rubí y reportó dicho estudio en un artículo corto publicado en la revista británica Nature, después de sufrir un rechazo por parte de la revista estadounidense Physics Review Letters, por considerarse poco relevante.

Años más tarde, en 2003, el galardonado con el premio Nobel en física en el año 1964, Charles Hard Townes, escribió que dicho artículo, al ser tan breve y poseer tantas repercusiones trascendentes es, palabra por palabra publicada, el más influyente de todos los artículos publicados en la revista Nature durante el siglo pasado. (Rememorando una frase de Shakespeare: “La brevedad es el alma del ingenio”).

Este trabajo inició una revolución tecnológica que ahora influye en la mayoría de los campos industriales, científicos, de salud, de defensa, de estudios climáticos, entre muchos otros.

Un factor a destacar es que las tecnologías láser no encuentran ninguna competencia con otras tecnologías convencionales dentro de sus campos de aplicación; son más limpios (por ejemplo, no producen virutas y otros residuos, y no queman aceites), poseen una muy superior calidad de procesamiento de los materiales y finalmente, son más económicas.

Según los tamaños de mercado y sus crecimientos anuales recientes, los láseres de mayor éxito, debido a su gran cantidad de aplicaciones, una muy superior relación calidad-precio y su eficiencia energética extremadamente alta, son los láseres de fibra óptica. Estos láseres pueden operar a potencias muy altas, de hasta cientos de kilovatios en el régimen de potencia continua y, cuando son del tipo pulsado, son capaces de producir pulsos ópticos muy energéticos y extremadamente cortos, de tan solo unas decenas de femtosegundos del ancho (un femtosegundo es una milbillonésima parte de un segundo)

Los láseres de fibra óptica son compactos por su naturaleza totalmente-fibra y no requieren mantenimiento durante un largo tiempo de vida (de hasta décadas). Dichos dispositivos se usan ampliamente para corte, perforación y soldadura de una gran variedad de materiales, desde unos muy finos hasta otros de varios centímetros de grosor en las industrias automotriz, ferroviaria, de construcción naval y aeronáutica, en fabricación de paneles solares, pantallas, dispositivos médicos, relojería, y entre otras muchas aplicaciones. Además, son empleados ampliamente para limpieza de superficies, marcación, sinterizado y grabado sobre cualquier tipo de material. Los láseres de fibra óptica tienen su salida en forma de un cable flexible que permite trabajar de una manera manual, pero que también los hace muy aptos para operación robotizada.

En el Centro de Investigaciones en Óptica A.C. (CIO) investigamos y desarrollamos nuevos esquemas y regímenes de operación de láseres de fibra óptica para diversas aplicaciones, realizados tanto con apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) así como con recursos propios del CIO. Entre los proyectos de nuestra competencia se puede destacar: un desarrollo enfocado en el diseño y fabricación de un prototipo de láser de fibra óptica para generar luz potente a longitud de onda de 2 micras, casi al límite espectral óptico de operación de fibras ópticas basadas en vidrio de silicio (un vidrio común). Este desarrollo está ahora en etapas finales para su comercialización.

Cabe mencionar que los láseres a esta longitud de onda son altamente requeridos para numerosas aplicaciones médicas, debido a un pico de absorción del agua en las 2 micras, así como para procesamiento de plásticos transparentes en visible, debido a la absorción del enlace carbono-hidrógeno en esa misma longitud de onda. Es importante que la mayoría de los materiales usados en el prototipo sean de tipo comercial, sin embargo, algunos de los elementos clave y de más alta tecnología del láser, como fibra láser, los espejos de la cavidad ubicados dentro del núcleo de fibra óptica con diámetro de 10 micras, los filtros de potencias residuales de bombeos ópticos, el montaje todo-fibra entre otros, fueron diseñados y en gran parte fabricados en las instalaciones del CIO. Esta actividad relacionada con el desarrollo del láser y su realización en un prototipo funcional es un ejemplo claro de cómo la investigación puede culminar en la transferencia de conocimiento científico hacia sectores industriales.

Yury Barmenkov es Doctor en Radiofísica (la Universidad Politécnica de San Petersburgo, Rusia). Es Investigador Titular del Centro de Investigaciones en Óptica A.C. (CIO-CONACyT) desde hace 24 años. Su área de investigación es la fibra óptica: fibra óptica dopada con iones ópticamente activos, láseres, sensores y otros dispositivos de fibra óptica, efectos no lineales ópticos. Ha impartido múltiples charlas y publicado artículos de difusión en varias instituciones nacionales y extranjeros, periódicos y revistas. Tiene varias patentes registradas. Es miembro del SNI, nivel 3.

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