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Laser a femtosecondi
Recentemente è stata introdotta sul mercato la tecnologia laser a impulsi ultracorti (femtosecondi). Le dimensioni ridotte del fascio dei femtolaser consentono la lavorazione di piccoli particolari, e produce impulsi che non lasciano alcuna impronta termica sul pezzo.
Un femtosecondo è un milionesimo di un miliardesimo di secondo. In parole semplici, un femtosecondo sta a un secondo come un secondo sta a circa 31,7 milioni di anni. È il tempo impiegato da un raggio di luce per percorrere circa 0,3 µm.
I laser a femtosecondi sono laser con impulsi della più breve durata disponibile per le applicazioni industriali. In genere, i laser a femtosecondi industriali hanno una durata dell’impulso di 300-400 femtosecondi ovvero 300-400 x 10-15 s. Per realizzare un laser che offra pacchetti di luce di durata così breve con sufficiente energia di impulso per la lavorazione di materiali, la potenza di picco sarebbe talmente elevata da causare danni al mezzo di guadagno. Per ovviare a questo problema, solitamente l'impulso viene amplificato con un impulso di stretching e successivamente compresso. Il processo di amplificazione di impulsi chirpati allunga l'impulso di alcuni ordini di grandezza. Questo riduce la potenza di picco e consente l'amplificazione sotto la soglia di danno del mezzo. Dopo l'amplificazione, l'impulso viene compresso e torna alla durata impulso e qualità del fascio originale. In alcuni laser, il requisito iniziale per allungare l'impulso potrebbe non essere necessario. Il laser a femtosecondi può essere fornito in diverse lunghezze d'onda da IR, verde e UV (tuttavia UV non è disponibile su tutti i laser) tramite conversione di frequenza mediante ottica non lineare.
La durata ultra breve dell'impulso consente al laser di lavorare quasi ogni tipo di materiale, dal vetro all'acciaio temprato e alle plastiche. Poiché la durata dell'impulso laser è inferiore al tempo di conduzione del materiale, la lavorazione avviene praticamente senza apporto termico al pezzo. La rimozione del materiale avviene per "ablazione a freddo" in cui il materiale colpito viene trasformato in vapore, fornendo la massima qualità di lavorazione e offrendo capacità di lavorazione uniche.
Questi laser a femtosecondi a disco generano impulsi sub-400 fs, oltre alle migliori qualità del fascio e potenza di picco del settore. Il risultato è un processo di taglio per ablazione a freddo di altissima qualità, a differenza del processo di espulsione di materiale fuso.
Pertanto, il taglio finito richiede solo un minimo intervento di finitura. In passato, i laser a femtosecondi erano considerati troppo lenti per essere impiegati come soluzioni commercialmente valide di taglio laser. Tuttavia, recenti studi che hanno valutato i tempi di taglio per pezzo e le fasi di post lavorazione, hanno dimostrato che il ritorno sull'investimento per una macchina femtolaser a dischi può essere realizzato in soli 12 mesi, specialmente per componenti di alto valore.