¿Por qué se utilizan láseres para aplicaciones de luz concentrada en lugar de fuentes de luz incoherentes?

Algunas aplicaciones láser consisten simplemente en concentrar la luz en un punto pequeño. Dos ejemplos de aplicaciones son la soldadura y corte por láser. En estos casos, a menudo se usa un láser de CO ₂ que necesita una fuente de alimentación regulada, un sistema de enfriamiento de agua y un suministro de gas CO ₂ .

¿Por qué estas aplicaciones usan un láser en lugar de una fuente de luz más simple (es decir, incoherente) como una lámpara de arco alimentada por CA?

Hay muchas razones por las cuales la luz altamente monocromática, como la emitida por un láser, es útil para entregar una gran cantidad de energía a un punto pequeño.

En primer lugar, las fuentes de luz incoherentes, como una lámpara, son fuentes extendidas, lo que significa que emiten luz de una pieza de material que ocupa una cantidad finita de espacio. Al enfocar esta luz en un punto, el punto focal está limitado por el tamaño de su fuente multiplicado por la ampliación de su sistema de imágenes. Esto puede sonar como un pequeño efecto, pero si desea enfocar la luz a un tamaño de punto que esté en el orden de la longitud de onda ( ) se vuelve importante. Los láseres, por otro lado, actúan como fuentes puntuales verdaderas y se pueden tomar imágenes para detectar tamaños más pequeños que la longitud de onda de la luz. $~1\ \mu\text{m}$

Un segundo problema con las fuentes de luz incoherentes es que generalmente emiten luz en todas las direcciones. Por lo tanto, incluso si puede generar una cantidad equivalente de potencia óptica, es mucho más difícil reunirlo todo en una fuente colimada que se necesita antes de enfocar en un punto.

Una ventaja final de los láseres es su monocromaticidad . Esto es útil porque la longitud de onda se puede elegir con precisión para que coincida con una aplicación en particular. Los láseres de CO ₂ , por ejemplo, emiten a ; que se absorbe bien en una amplia gama de materiales pero no tan bien en metales. Sin embargo, los láseres de Nd: YAG y sus armónicos (las tres longitudes de onda etiquetadas como 'láser de estado sólido' en la imagen a continuación) se absorben bien en los metales y pueden usarse para el procesamiento de metales. Con fuentes incoherentes, la luz se emite sobre una amplia gama de longitudes de onda que pueden exhibir o no propiedades deseables en el material que está tratando de procesar.$10.6\ \mu\text{m}$

Esta es solo una adición a la respuesta de Chris Mueller.

Cuando piensas en láseres, siempre piensas en una apertura con muchos espejos, lentes y ópticas en general. Digamos que usted logra crear un haz enfocado (amplio espectro) en un punto, ahora desea llevarlo al punto de aplicación. Con un amplio espectro no funcionará bien, ya que el haz perderá el foco para las diferentes longitudes de onda. mientras pasa por la óptica.

Para darte una idea del fenómeno óptico, mira la famosa portada de este álbum . Notará que la luz que sale se extiende (a lo largo del espectro) y pierde el foco.

Podrías volver a enfocarlo, pero eso no es práctico. Para otras consideraciones, consulte la respuesta de Chris Mueller.