La palabra LASER significa «amplificación de luz por emisión estimulada de radiación», y el primer láser fue construido en 1960 por Theodore H. Maiman, un ingeniero y físico estadounidense que recibió numerosos premios por su invento. Sin embargo, fue Elias Snitzer quien, en 1961, demostró el primer fiber óptica y fiber . Desde entonces, la tecnología fiber ha evolucionado hasta abarcar una gran diversidad de usos en muchos campos, incluyendo la industria, la medicina y las telecomunicaciones.
En primer lugar, los diodos láser de una fuente de alimentación transforman la electricidad en fotones. Básicamente, crean luz que luego se bombea a un cable fiber.
Pero si no se controla mediante un mecanismo específico, la luz se propagará en todas direcciones, y ya hemos visto lo estrecho y concentrado que es un rayo láser. Llegaremos a eso, pero primero debemos comprender cómo se propaga la luz a través del cable fiber .
El núcleo es el conducto por el que viaja la luz. Está fabricado con vidrio de sílice y recubierto con elementos de tierras raras (en este caso, iterbio) y tiene un índice de refracción elevado.
El revestimiento es la capa que rodea el núcleo con un índice de refracción bajo.
El recubrimiento es una capa de plástico más gruesa que actúa como amortiguador para absorber los golpes y evitar que el núcleo se doble.
Cuando pensamos en la refracción, solemos visualizar la luz entrando desde el aire en el cristal o el agua y cambiando su ángulo. Esto ocurre porque tanto el cristal como el agua son más densos que el aire y tienen índices de refracción más altos, por lo que la luz viaja más lentamente al atravesarlos. Este cambio en la velocidad es lo que provoca el cambio en el ángulo. Cuando la luz sale del medio más denso y vuelve al aire, gana velocidad y el ángulo vuelve a su grado original, como se ve en la imagen:
Entonces, ¿qué tiene que ver la refracción con nuestro cable fiber ? No queremos que la luz atraviese el revestimiento y salga en un ángulo diferente. Queremos mantenerla dentro del núcleo.
Aquí es donde entramos un poco en física. Según la ley de la refracción (ley de Snell), existe algo llamado «ángulo crítico». El ángulo crítico es el ángulo de incidencia más grande para el que aún puede producirse la refracción en un medio concreto. Por lo tanto, la luz solo se refractará siempre que el ángulo de incidencia (el ángulo en el que la luz incide en el revestimiento) sea menor que el ángulo crítico.
Si el ángulo de incidencia supera el ángulo crítico, el rayo de luz se curvará tanto que se producirá un fenómeno denominado «reflexión interna total». La reflexión interna total significa que la luz rebota hacia el primer medio (el núcleo), que es exactamente lo que necesitamos. La imagen 4 del siguiente diagrama muestra la reflexión interna total:
Sin el revestimiento, la luz se dispersaría en todas direcciones y saldría del núcleo. Gracias al bajo índice de refracción del revestimiento, al alto índice de refracción del núcleo y al estrecho diámetro del cable, la luz incide en el revestimiento en un ángulo mayor que el ángulo crítico y rebota una y otra vez, lo que hace que se propague a través de la fiber óptica.
Para generar este haz ultraenfocado por el que son famosos los láseres, se necesita una lente colimadora. La colimación es el proceso de alinear la luz para que sus rayos sean paralelos y tengan una dispersión mínima. Dependiendo de la lente, el haz colimado puede calibrarse a un diámetro específico y enfocarse en un punto concreto. A continuación, este haz superenfocado sale fiber la fiber aire libre y entra en contacto con la lámina metálica, cortándola con una precisión excepcional.
Cada tipo de fiber genera un haz de una longitud de onda concreta, dependiendo del elemento dopante del núcleo. Por este motivo, la luz láser visible es monocromática y puede ser azul, verde o roja. Sin embargo, fiber dopados con iterbio, como los que se utilizan para cortar metal, generan una longitud de onda entre 1000 y 1100 nanómetros, lo que los convierte en casi infrarrojos y, por lo tanto, invisibles para el ojo humano. Por lo tanto, al cortar metal con un fiber , la única luz que el ojo puede ver es la de las chispas creadas por el láser al entrar en contacto con el metal.
