¿Por qué utilizar láseres para el intenso calor localizado en lugar de alguna otra fuente de luz?

Question

Los láseres son utilizados en diversos procesos industriales que requieren intenso, localizado, calor (impresoras 3d y cortadoras láser vienen a la mente).

Mi pregunta es: ¿por qué el uso de láseres? Hay muchos otros (más barato, más brillante) fuentes de luz. Incluso hay otras monocromática y coherente de las fuentes de luz (LEDs y lámparas de vapor de mercurio, respectivamente), y este video muestra a una persona de la sinterización de la arena del desierto el uso de una lente de Fresnel y la luz del sol, que es, por supuesto, ni monocromática ni coherente.

Así que, ¿qué es eso acerca de los láseres que los hacen tan mejor que una convencional de la fuente de luz combinado con un adecuado enfoque de los elementos?

Answer 1

Si usted desea hacer un pequeño muy hot spot, la coherencia espacial es importante. Contrario a lo que dices, el sol tiene una muy alta coherencia espacial (no tan alta como la de un láser, pero más alto que la mayoría de las otras fuentes de luz brillante). Es por eso que usted puede enfocar la luz del sol muy bien. Si el foco de la luz solar a la perfección, consigue un lugar de la forma del sol. Ese lugar tendría la misma intensidad de la luz como si estuviera de pie en la superficie del sol, mirando hacia abajo.

Si usted perfectamente foco de la luz de una bombilla de luz incandescente, usted puede conseguir un lugar en forma de filamento de tungsteno. Ese lugar tendría la misma intensidad de luz como si fuera una pequeña persona de pie sobre la superficie del filamento de tungsteno, mirando hacia abajo. (Esta intensidad es mucho menor que el del sol).

Un ejemplo extremo de baja coherencia espacial es la luz azul de cielo azul. Usted no puede utilizar una lente para enfocar la luz en un color azul brillante, lugar en el suelo. ¡Pruébalo! Esta luz azul, casi no tiene coherencia espacial, lo que significa que no se puede enfocar. Hay un montón de luz azul que viene a ti, pero es que ya tiene tanta intensidad como es capaz de tener.

Este es cuantificado por la ley de la conservación de etendue. La luz comienza con una cierta intensidad radiante, y, entonces nunca puede ser mayor, no importa qué tipo de lentes o espejos de utilizar.

Los láseres pueden tener mucho más alto de la intensidad radiante que cualquier otra fuente de luz. No es sólo cuántos vatios se emiten, es la forma en que emiten -- con alta coherencia espacial, lo que significa que puede ser enfocado de manera muy eficaz.

Los láseres vienen en todas formas y tamaños, y las intensidades y longitudes de onda, y los factores de forma, y los precios. Rojo láser de diodo de costo de un par de centavos de dólar cada uno. Otros láseres un costo de $100,000 o más. Los láseres son básicamente una forma genérica para crear coherente (y por lo tanto de alta radiante-la intensidad de la luz, en muchos sistemas diferentes. Así que si usted necesita un alto radiante intensidad de la fuente de luz, la mejor para el puesto de trabajo es bastante probable que sea un láser.

Answer 2

La coherencia espacial de la fuente a la necesaria ubicación permite el uso de más compacto, más ligero de peso óptica, y hace que sea relativamente fácil tomar la luz de una muy brillante fuente y llevarlo a la meta.

Si usted requiere de 5W de calefacción en un punto más pequeño que un milímetro cuadrado, usted tendría que llevar el 5W fuente de luz incoherente cerca de la meta, y el uso de una serie o lentes mucho más grande que el objetivo de traer la luz a la meta. Si, en lugar de necesitar mover 5kW de la luz que ahora, vas a tener mucho más difícil de un problema.

Pero digamos que el destino no puede estar cerca de la fuente. Puesto que la luz no coherente se llega a utilizar una serie de espejos y lentes, que son muy grandes, o usted tiene que utilizar muy, muy muchos de ellos, a fin de contener la luz en el camino deseado.

Por comparación, la baja natural de la divergencia del láser es muy fácil de mover y de control relativamente pequeños espejos y la óptica, y es fácil enfocarse a un área mucho más pequeña que 1 mm cuadrado si es necesario.

Answer 3

Hay diodos láser - echar un vistazo a su reproductor de CD - así, los LEDs no son estrictamente una alternativa a los láseres, que son sólo un tipo de láser que genera dispositivo. La característica principal de un láser es la alta densidad de energía. También, los láseres tienen una eficacia mejor que, por ejemplo, las bombillas. La luz solar es de hecho una buena fuente de luz, pero ¿qué hacer en un día lluvioso?