Specchio planare riflettente in rame raffreddato ad acqua

Specchio planare riflettente in rame raffreddato ad acqua

Lo specchio planare riflettente in rame raffreddato ad acqua è un elemento ottico che funziona secondo il principio della riflessione della luce. Reindirizza il raggio laser incidente in diverse direzioni per consentire la trasmissione e la focalizzazione del fascio. Il design integrato di raffreddamento ad acqua consente il funzionamento ad alta potenza, prolunga la durata dello specchio, riduce la frequenza di sostituzione e abbassa i costi di manutenzione, rendendolo adatto ad applicazioni di lavorazione laser a livello di kilowatt e superiori.

Materiali e processi

Lo specchio è realizzato con un substrato di rame con una conduttività termica superiore a 400 W/(m·K), che dissipa rapidamente il calore generato dall'irradiazione laser. Insieme al sistema di raffreddamento ad acqua, ciò garantisce l'equilibrio termico, prevenendo deformazioni superficiali o degrado del rivestimento. Alcune versioni utilizzano un substrato in lega di nichel-rame (NiCu) per migliorare la resistenza meccanica e la resistenza alla corrosione.

La superficie ottica viene rifinita mediante tornitura a diamante o lappatura di precisione, ottenendo una forma superficiale di λ/4 PV (@633 nm) e una qualità superficiale di 20/10 (graffi/solchi). Ciò garantisce la stabilità di fase del fascio riflesso e la compatibilità con i requisiti di controllo del fascio sia per i laser a fibra che per quelli a stato solido. Un rivestimento in oro duro (tipicamente di spessore compreso tra 0,1 e 1 μm) viene depositato sul substrato lucidato, fornendo una riflettività Ravg >99,5% (@10,6 μm) e una maggiore resistenza ai graffi.

Rivestimento metallico riflettente potenziato, riflettanza >99,5% a 10,6 μm

(Nota: l'asse X rappresenta la lunghezza d'onda in micrometri, l'asse Y rappresenta la percentuale di riflettanza.)

Progettazione del raffreddamento ad acqua

All'interno del corpo dello specchio sono integrati dei canali di raffreddamento. La circolazione di acqua o di un refrigerante specifico dissipa il calore, portando la capacità di gestione della potenza laser a un intervallo compreso tra 20 e 40 kW. Alcuni modelli incorporano circuiti di raffreddamento indipendenti sia per la superficie dello specchio che per la base di montaggio, migliorando ulteriormente la gestione termica ed estendendo il funzionamento continuo a centinaia di ore o più.

Applicazioni

Questo specchio è adatto per laser a fibra (1–40 kW) e laser a CO₂ operanti a lunghezze d'onda di 10,6 μm e nel vicino infrarosso, soddisfacendo i requisiti per una lavorazione efficiente e stabile di acciaio inossidabile, leghe di alluminio e altri materiali. È ampiamente utilizzato nella saldatura laser di rivestimento, nella produzione additiva, nella modifica superficiale mediante tempra laser, nella bordatura laser, nel riscaldamento laser e in processi correlati.

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