Caracterización y aplicaciones de la tecnología láser ultrarrápida

El láser ultrarrápido ha estado confinado a desempeñar un papel marginal en el mercado del láser, reservado a aplicaciones exigentes de I+D. Ahora, sin embargo, las cosas están cambiando, ya que muchos fabricantes están ofreciendo láser de fibra ultrarrápido, y ahora incluso dos fabricantes ofrecen láser de disco-delgado ultrarrápido. En este artículo caracterizamos la tecnología y sintetizamos las aplicaciones industriales donde la tecnología ultrarrápida es más eficiente.

• Caracterización de la tecnología:

Las nuevas tecnologías buscan una definición exacta de láser ultrarrápido. Nuestra definición de láser ultrarrápido se solapa con el láser de modo fijo, excluyendo el láser de diodos. Generalmente se asume que el láser ultrarrápido incluye el láser en femtosegundos. En realidad, antes de la tecnología de compresión del pulso, el láser en picosegundos también se ha considerado el límite del ultrarrápido, y ahora se ve como superior al láser en femtosegundos para microfabricación de muchos materiales. La definición más extendida incluye entre los ultrarrápidos tato el láser en femtosegundos como en picosegundos. Veamos a continuación las aplicaciones de esta nueva tecnología:

• Corte de alta precisión:

El láser ultrarrápido es perfecto para hacer cortes muy limpios en materiales con poco o ningún daño térmico. Estos materiales pueden ser dispositivos microfluídicos, semiconductores marcados, tejido humano, explosivos, etc. La razón es que el pulso ultrarrápido transmite la energía muy rápidamente.

• Vaporización de materiales e inicio de procesos multifotón:

Puede también vaporizar material o iniciar procesos multifotón en atmósferas controladas, antes de que el calor generado se difumine. De esta forma se originan procesos atérmicos, o al menos procesos con un daño térmico mínimo. Pero esta sierra de diente fino es simplemente demasiado fina para la mayoría de las aplicaciones láser.

• Aplicaciones no lineales:

La tecnología ultrarrápida es también la idónea para producir efectos no lineales, como la conversión de la longitud de onda y la absorción multifotón, para uso en inspección de obleas e imágenes biomédicas.

• Observación de fenómenos dependientes del tiempo:

El láser ultrarrápido también es eficiente para observar fenómenos dependientes del tiempo para espectroscopía y física de partículas, y puede proporcionar un tren de pulsos de alta frecuencia muy estable para ser utilizado en metrología.

• Bibliografía:

Defining ultrafast fiber lasers is e tricky business. LaserFocusWorld July 2008

High-power fiber lasers: Ultrafast fiber laser reaches gigawatt peak powers. LaserFocusWorld May 2008.

Ultrafast fiber lasers forge new microprocessing frontiers. LaserFocusWorld October 2008.

Palabras clave: thin-disk laser, modelocked laser, femtosecond laser, picoseconds laser, pulse compression, microfluidic devices, patterned semiconductor, athermal process, multiphoton processes