La LUZ - El Láser - Aplicaciones

He contado la historia del láser, dije que - surgió por accidente, no fue producto de una necesidad -, en broma se decía: "el láser es una solución en busca de un problema que resolver", en La Luz - El Láser - Su Funcionamiento, y vaya que encontraron infinidad de problemas que se resuelven con su ayuda, te mostraré aquí alguna de las múltiples aplicaciones del láser.

Los láseres en la industria: El hecho de que los láseres de alta potencia, enfocados sobre un punto, puedan perforar o cortar un material sobre el que se enfoquen, los hace sumamente útiles en la industria para una gran diversidad de funciones. Para la mayoría de las aplicaciones industriales se usan solamente cuatro láseres: el bióxido de Carbono, el de rubí, el de neodimio en YAG y el neodimio en vidrio.

El de bióxido de Carbono y el de neodimio en YAG pueden operar tanto en forma continua como pulsada, mientras que el de rubí y el neodimio en vidrio sólo pueden operar en forma pulsada. Las principales operaciones básicas que puede efectuar un láser en la industria son:

a.- Perforación de agujeros: La capacidad del láser de poder concentrar la energía en un punto muy pequeño, permite perforar algunos materiales. Esta perforación puede ser extremadamente pequeña y en materiales tan duros como el diamante. Los materiales blandos se pueden perforar con láseres de relativamente baja potencia, como el de bióxido de Carbono. Los materiales duros, en cambio, pueden requerir la potencia de un láser de rubí.

b.- Corte de materiales: Si el haz enfocado del láser se mueve con respecto al material, en lugar de producir solamente un agujero hace un corte. Tanto en el caso de los agujeros como en el de los cortes, es necesario que la energía luminosa no sea reflejada sino absorbida por el material. En el caso de los metales este problema se lo resuelve mediante un chorro de Oxígeno, dirigido al mismo punto que el láser, a fin de favorecer la combustión en el punto calentado por el láser.

c.- Marcas y grabados: Si se controla la potencia del láser y la velocidad relativa del punto donde se enfoca la luz sobre el material, se pueden grabar materiales en su superficie sin cortarlos.

d.- Soldaduras: Si la potencia del láser se selecciona de tal manera que el material no se volatilice, sino que sólo se funda, no se producirá ningún corte, sino tan sólo una fusión local. De esta manera se pueden soldar piezas metálicas.

Los láseres como instrumento de medida: Antes de describir algunas de las múltiples aplicaciones en este campo, es necesario definir la metrología óptica, que es la rama de la óptica que tiene como propósito efectuar medidas de muy alta precisión usando las ondas de la luz como escala. Esto se hace por medio de unos instrumentos llamados interferómetros, basados en el fenómeno de la interferencia.

La interferometría es ahora una herramienta indispensable en muchas actividades en las que sea necesario realizar mediciones. Hoy en día, por medio de técnicas interferométricas se pueden realizar una gran variedad de medidas sumamente precisas, entre las que pueden mencionarse: (i) Medidas y definición del Metro Patrón, (ii) Medida de las deformaciones de una superficie, (iii) Determinación de la forma exacta de una superficie, (iv) Alineación de objetos sobre una línea recta perfecta, (v) Determinación muy precisa de cambios en el índice de refracción en materiales transparentes (lentes, prismas, ...), (vi) Determinación muy precisa de velocidades o de desviación en su magnitud, (vii) Medición de ángulos, entre otros.

Todas las medidas interferométricas se pueden efectuar con la luz de un láser, con la enorme ventaja de que la alta coherencia, tanto espacial como temporal de la luz láser, permite efectuar estas mediciones con mucha mayor sencillez y precisión. Hecha la aclaración veamos algunas aplicaciones metrológicas.

a.- En las construcciones: Aprovechando la propagación rectilínea de la luz, se puede usar la luz visible del láser de helio-neón para una gran variedad de trabajos: alineación de túneles, caminos, surcos de cultivos, etcétera. También se puede nivelar o aplanar terrenos. Con el auxilio de otros componentes ópticos, como prismas, se puede también comprobar la perpendicularidad, horizontalidad o verticalidad de superficies.

b.- En agrimensura o topografía: Ya se fabrican comercialmente instrumentos que, basados en un láser de helio-neón, tienen como propósito medir distancias. Para ello se coloca el instrumento en un extremo de la distancia a medir y en el otro extremo un prisma retrorreflector. Este prisma es un sistema que, aunque no este bien orientado, regresa el haz luminoso por el mismo camino que llegó. Al regresar la luz, un dispositivo electrónico dentro del mismo instrumento, determina la distancia recorrida por la luz, por el tiempo que tardaron en ir y venir los pulsos luminosos. Esta forma de medir distancias, no sólo es más exacta y rápida, sino que en algunos casos es la única, por ejemplo, medir la distancia entre dos montañas separadas.

c.- En mediciones astronómicas: Es posible medir la distancia de la Tierra a la Luna con una exactitud de unos cuantos centímetros. Con este fin, los viajeros de la nave Apolo 11 colocaron sobre la superficie de la Luna un sistema de prismas retrorreflectores.

d.- En control de calidad: El láser combinado con técnicas interferométricas es el instrumento más exacto que existe para medir distancias pequeñísimas, de forma simple, cómoda y precisa.

Los láseres en medicina: Se aplican en cierto tipo de cirugía, donde el haz luminoso del láser puede reemplazar con grandes ventajas al bisturí. La principal ventaja es que al mismo tiempo que corta va cauterizando los pequeños vasos sanguíneos, evitando prácticamente toda hemorragia. La mayoría de los láseres usados en cirugías son de bióxido de Carbono. Las aplicaciones más exitosas del láser en cirugías son:

a.- Cirugía ginecológica: En cáncer de vagina y del útero, por el difícil acceso al lugar.

b.- Operaciones de garganta y del oido: Son órganos muy delicados, que fácilmente pueden lastimarse con la cirugía convencional.

c.- Cirugía Oftalmológica: La luz del láser se enfoca sobre el punto deseado en la retina, usando como lente enfocadora la misma lente del ojo, evitando así abrir el ojo con bisturí.

d.- Destrucción de úlceras hemorrágicas.

e.- Cicatrización rápida de heridas.

f.- Cirugías de tumores cancerosos: en etapa experimental.

Hasta aquí aplicaciones en la industria, como instrumento de medida y para algunas cirugías, en la próxima entrada me abocaré a Los láseres de las comunicaciones y Los láseres en la investigación científica que van a la vanguardia y abren un horizonte que parece de ciencia ficción.

Como siempre, si quieres ampliar lo visto, puedes ir a Biblioateca digital ilce donde he recurrido para armar esta entrada.