Los láseres infrarrojos (IR) producen luz completamente invisible para el ojo humano. En lugar de verla, a menudo la percibimos como calor. Gracias a sus longitudes de onda específicas, los láseres infrarrojos son una herramienta fundamental en el campo del láser y abarcan aplicaciones que van desde el corte industrial de metales pesados hasta la transmisión de datos de internet a través de los océanos.
A continuación, clasificamos los tipos más comunes de láseres infrarrojos según los materiales específicos utilizados para fabricarlos.
Láseres Nd:YAG (estado sólido)
Uno de los láseres de estado sólido más conocidos y utilizados del mundo, reconocido por su gran potencia y sólida fiabilidad.
- Longitud de onda: Principalmente 1064 nm (infrarrojo cercano).
- Mecanismo: Utiliza un cristal sintético de granate de itrio y aluminio «dopado» (mezclado) con iones de neodimio. Este cristal se excita mediante una lámpara de destello de alta potencia o un diodo láser externo.
- Características principales: Puede proporcionar una potencia de salida muy elevada, ofrece una excelente calidad de haz y puede emitir pulsos rápidos de alta energía o un haz continuo.
- Aplicaciones habituales: Corte y soldadura industrial de alta resistencia de metales, procedimientos médicos (como la depilación láser y la cirugía ocular), eliminación de tatuajes y telémetros militares.
Láseres de dióxido de carbono (CO2) (gas)
El caballo de batalla de la industria pesada. Es uno de los láseres de onda continua más antiguos, comunes y potentes jamás inventados.
- Longitud de onda: 10.6 µm o 10,600 nm (infrarrojo medio).
- Mecanismo: Utiliza una mezcla de gases dentro de un tubo, principalmente dióxido de carbono, nitrógeno y helio, que se excita mediante una corriente eléctrica intensa.
- Características principales: Potencia extremadamente alta y gran eficiencia. Debido a su mayor longitud de onda, el haz es absorbido fácilmente por materiales orgánicos y plásticos, pero se refleja en la mayoría de los metales sin tratar.
- Aplicaciones habituales: Corte y grabado industrial de madera, acrílico, papel y cuero; dermatología médica (como el rejuvenecimiento cutáneo con láser y la cirugía menor).
Diodos láser de GaAs e InGaAs (semiconductores)
Estos son los láseres diminutos y económicos que se encuentran en la tecnología que utilizamos a diario. Son los equivalentes infrarrojos de los láseres presentes en los reproductores de CD o Blu-ray.
- Longitud de onda: Abarca ampliamente desde 800 nm hasta 1550 nm (infrarrojo cercano).
- Mecanismo: Utiliza uniones semiconductoras de arseniuro de galio (GaAs) o arseniuro de indio y galio (InGaAs). La luz se emite directamente cuando una corriente eléctrica atraviesa el chip.
- Características principales: Tamaño ultracompacto, a menudo similar al de un grano de sal, gran eficiencia energética y facilidad de producción en masa a costes increíblemente bajos.
- Aplicaciones habituales: Sensores de reconocimiento facial en teléfonos inteligentes, sistemas LiDAR para vehículos autónomos, lectores de códigos de barras y uso como fuente interna de energía (el «bombeo») para activar láseres de estado sólido de mayor tamaño.
Láseres dopados con erbio (fibra/estado sólido)
Se conocen como láseres «seguros para los ojos» y son la columna vertebral fundamental de las telecomunicaciones mundiales.
- Longitud de onda: Normalmente alrededor de 1550 nm o 2940 nm (infrarrojo cercano a medio).
- Mecanismo: Utiliza una fibra óptica de vidrio (o un cristal sólido) dopada con erbio, un elemento de tierras raras.
- Características principales: La luz en el intervalo de 1550 nm se propaga por cables de fibra óptica estándar prácticamente sin pérdida de datos. Además, los fluidos del ojo humano absorben esta longitud de onda antes de que alcance la retina, por lo que trabajar cerca de estos láseres es mucho más seguro que hacerlo con otros.
- Aplicaciones habituales: Transmisión de datos a larga distancia mediante cables de fibra óptica para telecomunicaciones (internet), amplificadores ópticos y procedimientos dentales o tisulares de alta precisión que requieren minimizar el daño térmico.
Láseres de cascada cuántica o QCL (semiconductores avanzados)
Un láser especializado de gran complejidad que puede diseñarse para alcanzar longitudes de onda específicas y difíciles de obtener en regiones más profundas del espectro infrarrojo.
- Longitud de onda: Amplia capacidad de sintonización en el espectro infrarrojo medio y lejano (aprox. desde 3 µm hasta más de 20 µm).
- Mecanismo: Utiliza capas microscópicas ultrafinas de distintos materiales semiconductores. En lugar de una reacción convencional, los electrones descienden en cascada por una «escalera» microscópica de pozos cuánticos. Cada vez que un electrón baja un peldaño, emite un fotón de luz.
- Características principales: Altamente sintonizables a longitudes de onda personalizadas y precisas. Funcionan a temperatura ambiente y cubren una amplia región del espectro infrarrojo medio en la que otros láseres tienen dificultades para funcionar.
- Aplicaciones habituales: Espectroscopia química para identificar gases y sustancias químicas desconocidos, diagnóstico médico con alcoholímetros, detección de materiales explosivos y contramedidas militares para cegar misiles con guiado térmico.
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