Existen muchísimos tipos de láser en el mercado aunque la variedad se acota cuando se trata de láseres utilizados específicamente para el marcado. Esto se debe a que el marcado láser requiere características particulares, como una alta precisión, una buena resolución y la capacidad de trabajar con una amplia variedad de materiales.
Gravotech es un referente en el uso de láseres para grabado y corte, y en este artículo, explicaremos a fondo los diversos tipos de láser y las diferencias que existen entre ellos para que puedas hacer la mejor elección.
¿Qué es un láser?
Un láser es un dispositivo que emite luz en la forma de un rayo láser, que se diferencia notablemente de una fuente de luz convencional. Estos ingeniosos instrumentos ópticos aprovechan principios fundamentales, como la emisión estimulada de radiación. La luz de un láser tiene las siguientes características:
- Monocromática: está compuesta por un único color.
- Coherente: todos sus rayos comparten la misma frecuencia y forma de onda.
- Colimada: los rayos se desplazan en una dirección uniforme
Esta propiedad única del láser proporciona una “información perfecta”, siendo especialmente beneficiosa para una variedad de aplicaciones que demandan una precisión excepcional, desde medicina hasta grabado y corte.
Luz láser: sus componentes
Existen tres componentes principales del láser, los veremos a continuación:
- Fuente de energía: responsable de alimentar el proceso que genera la luz láser. Lo hace bombeando luz en un medio activo. El resultado de la emisión estimulada por fotones a través de transiciones electrónicas o moleculares. La elección de la fuente de energía varía significativamente según el tipo de láser. Puede ser un diodo láser, una descarga eléctrica, una reacción química, una lámpara flash, entre otras posibilidades.
- Medio activo: en el corazón del láser se encuentra el medio activo, responsable de emitir un rayo de luz con una longitud de onda específica cuando es estimulado por la luz. Este fenómeno se conoce como la fuente de ganancia óptica. Los láseres toman su nombre de estos medios de ganancia. Por ejemplo, en un láser CO2, el medio de ganancia es el gas CO2. Explorar la diversidad de medios activos nos sumerge en un mundo fascinante de posibilidades y aplicaciones.
- Resonador: es un factor clave para amplificar la ganancia óptica. Este componente logra su función a través de espejos que rodean el medio de ganancia. En los láseres de estado sólido, encontramos espejos sueltos, mientras que los láseres de fibra emplean reflectores Bragg. Los láseres de diodo, por su parte, pueden contar con facetas talladas o revestimientos específicos en sus espejos. La complejidad del resonador es parte integral del diseño y rendimiento único de cada tipo de láser.
Tipos de láser: los distintos tipos
Los láseres se dividen según su medio y se agrupan típicamente en cuatro categorías principales. Algunos elementos que cambian en función de la clasificación del láser incluyen el medio utilizado, su estructura, longitud de onda de emisión y método de excitación. El medio del láser, tal y como hemos explicado antes, se refiere al material que contiene átomos capaces de convertir la energía de bombeo en luz láser.
| TIPO | MEDIO |
| Láser de gas | CO₂ |
| Láser de fibra | Fibra dopada Nd/Yb |
| Laser de estado sólido | Nd: YAG, ND: YVO₄ |
| Láser de semiconductor | AlGaAs, AlGaInp, GaN, etc. |
Láser de CO2
El láser de CO2 es uno de los tipos más comunes y versátiles. Funciona mediante la excitación de moléculas de gas de dióxido de carbono. Este tipo de láser es ideal para grabados en materiales no metálicos, como madera, acrílico y cuero.
Además, es un láser de luz invisible, ya que opera en el infrarrojo cercano. Este tipo de láseres son muy apreciados por su versatilidad ya que pueden grabar y cortar multitud de materiales orgánicos y marcar otros materiales metálicos y minerales.
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Láser de fibra
Los láseres de fibra utilizan una fuente de bombeo de fibra óptica para generar un haz láser. Son altamente eficientes y excelentes para el marcado y el corte de metales, ya que su longitud de onda es particularmente absorbida por estos materiales. Este láser emite luz en una determinada longitud de onda, generalmente en el rango del infrarrojo.
Hoy en día, el láser de fibra se posiciona como la opción preferida para aplicaciones de marcado y grabado láser. Destaca por producir efectos duraderos y de alta calidad en todos los metales y la mayoría de los plásticos. Este sistema garantiza marcados intensamente negros y sin reflejos, una característica crucial en sectores como el médico (por motivos de seguridad) y en la industria de Electrodomésticos y Joyería (por razones estéticas).
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Láser Nd: YAG y láser YVO4
El láser Nd: YAG o Neodimio Yag (itrio-aluminio-granate de neodimio) es conocido por su capacidad para emitir luz en longitudes de onda cercanas al infrarrojo. Este tipo de láser se utiliza comúnmente en aplicaciones médicas y de investigación, así como en el marcado de metales. Posee alta potencia y emite luz pulsada.
Los láseres YVO4 de método de bombeo final son láseres de estado sólido que utilizan cristales YVO4 como su medio de láser. YVO4 es un cristal de vanadato de itrio que se dopa con Nd (neodimio) de la misma manera como los láseres YAG y su longitud de onda también está en el rango infrarrojo. La ventaja de este tipo de láseres es que obtienen un alto pico y pulso corto, con una mayor eficiencia que los láseres YAG. Este tipo de láseres se utilizan para marcar una amplia gama de materiales, incluyendo metales, plásticos y materiales orgánicos.
Existen también los láseres híbridos que combinan las mejores características de los láseres YVO4 y de fibra, y permiten obtener un marcado de alta calidad y alto rendimiento sobre multitud de materiales, especialmente plásticos.
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Láser Verde
El láser verde también es un tipo de láser sólido Nd:YVO4. Este tipo de láseres emiten luz láser en el rango del espectro visible, específicamente en la región de longitud de onda correspondiente al color verde (532 nm).
Esto permite marcar materiales que reaccionan poco o no reaccionan a las demás longitudes de onda infrarroja, por ejemplo, plásticos en bruto o más translúcidos, metales reflectantes (cobre, plata, oro), cerámica, etc. Son capaces de proporcionar una alta resolución y precisión en el marcado, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren detalles finos y texto pequeño.
La concentración del haz láser permite marcar sin aporte de calor elevado a las piezas, evitando cualquier efecto de quemadura y deformación. Estos equipos láser marcan con total suavidad, sin alterar el material y se convierten en una solución ideal para el marcaje de materiales blandos y de componentes sensibles.
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Láser MOPA
Un láser MOPA (Master Oscillator Power Amplifier) es un tipo específico de láser que consta de dos etapas principales: un oscilador maestro (master oscillator) y un amplificador de potencia (power amplifier). Esta configuración permite un mayor control sobre las características del láser, como la duración del pulso, la energía y la frecuencia de repetición.
Los medios activos comunes utilizados en láseres MOPA son el yterbio o el erbium dopado en fibra y el Nd:YAG. La capacidad de controlar con precisión la duración del pulso y la energía hace que los láseres MOPA sean especialmente útiles en aplicaciones donde se requiere una alta precisión y control sobre el proceso láser.
Láser ultravioleta
Un láser ultravioleta es un tipo de láser que emite radiación electromagnética en el rango del espectro ultravioleta, que se encuentra en longitudes de onda más cortas que la luz visible. Estas longitudes de onda ultravioleta generalmente van desde aproximadamente 10 nanómetros (nm) hasta 400 nm.
Algunos de los medios activos comunes utilizados en láseres ultravioleta pueden ser sólidos o gaseosos, pero los láseres ultravioleta (UV) que se utilizan para el marcado son en general láseres de estado sólido. Estos láseres suelen estar basados en tecnologías como el nitruro de galio (GaN) o el fluoruro de argón (ArF). Son muy adecuados para aplicaciones de marcado que requieren una alta resolución y precisión, como el marcado de productos electrónicos, dispositivos médicos y componentes ópticos.
Láser de semiconductor
Los láseres de semiconductor, también conocidos como láseres de diodo, utilizan un material semiconductor como medio activo. Son comúnmente utilizados en aplicaciones médicas, de comunicación óptica y en dispositivos como lectores de CD y DVD. Pertenecen a varias clases, como Clase 1M, Clase 2M, Clase 3B, dependiendo de su potencia y riesgos asociados. En industria son utilizados en sistemas de marcado láser, corte y soldadura, así como en sistemas de impresión y escaneo.
Diferentes tipos de láser para grabado y marcado ¿Cuál elegir?
Una de las claves a la hora de elegir el láser de grabado o marcado apropiado para un material concreto es saber la capacidad de absorción de la luz láser de dicho material y esto depende en gran medida de la longitud de onda de la luz. Algunos materiales pueden ser altamente absorbentes en ciertas longitudes de onda específicas, mientras que otros pueden ser más transparentes a esas longitudes de onda.
En el caso del marcado láser, se busca utilizar una longitud de onda de luz láser que sea altamente absorbida por el material objetivo. Por ejemplo:
- Para materiales como plásticos y polímeros, que son transparentes a longitudes de onda en el rango visible pero pueden absorber bien en el ultravioleta cercano o en el infrarrojo cercano, se suelen utilizar láseres con longitudes de onda correspondientes a estas regiones para lograr un marcado efectivo.
- Para metales y algunas cerámicas, que pueden reflejar la luz en el rango visible pero absorber bien en el ultravioleta o en el infrarrojo cercano, se pueden utilizar láseres con estas longitudes de onda para garantizar una alta absorción y eficacia de marcado.
La longitud de onda del láser es muy importante pero hay otros factores que también influyen en la calidad del marcado por láser como la duración del pulso, frecuencia, velocidad y potencia pico.
- Duración del pulso: La duración del pulso, medida típicamente en milisegundos (ms), se refiere al tiempo durante el cual se emite energía láser. Una duración de pulso más corta puede ser beneficiosa para el marcado de alta resolución y detalles finos, mientras que una duración de pulso más larga puede ser útil para aplicaciones que requieren un marcado más profundo o para materiales que necesitan más tiempo para absorber la energía láser.
- Frecuencia: La frecuencia, medida en Hertz (Hz), se refiere a la cantidad de pulsos láser emitidos por segundo. Una frecuencia más alta puede resultar en un marcado más rápido, lo que es beneficioso para la producción en masa y aplicaciones de alta velocidad. Sin embargo, es importante tener en cuenta que una frecuencia demasiado alta puede afectar la calidad del marcado si los pulsos son demasiado cortos para permitir una absorción adecuada de energía por parte del material.
- Velocidad: La velocidad de marcado, medida típicamente en milímetros por segundo (mm/s), se refiere a la velocidad a la que el cabezal láser se mueve sobre la superficie del material. Una velocidad adecuada de marcado es crucial para mantener la calidad y la consistencia del marcado, especialmente en aplicaciones de alta producción.
- Potencia pico: La potencia pico, medida en kilovatios (kW), se refiere a la potencia máxima de salida del láser durante un pulso láser individual. Una potencia pico más alta puede ser necesaria para lograr un marcado más profundo o para trabajar con materiales más difíciles de marcar. Sin embargo, es importante equilibrar la potencia pico con otros parámetros para evitar daños en el material o un marcado excesivamente profundo.
Consulta nuestra guía para elegir el tipo de láser en función del material a marcar.
Si has llegado al final de este post te habrás dado cuenta de que existe una gran variedad de láseres y de variables que debes tener en cuenta a la hora de elegir la máquina de marcado correcta para tu aplicación. Si quieres consultarnos, nuestros expertos te ayudarán a comprender mejor el mundo del láser y a que realices la mejor elección para tu negocio.
