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Láser de femtosegundo

La tecnología de láser de femtosegundo ultracorto se ha lanzado hace poco en el mercado. El tamaño más pequeño del de haz de láser de femtosegundo permite mecanizar detalles muy finos y produce pulsos que no dejan huella térmica en la pieza.   

Un femtosegundo equivale a la milbillonésima parte de un segundo. Para el profano en la materia, un femtosegundo es para un segundo lo que un segundo es para aproximadamente 31,7 millones de años. Es el tiempo que tarda un rayo de luz en recorrer aproximadamente 0,3 µm.

Los láseres de femtosegundo son láseres con los pulsos de más corta duración del mercado industrial.  Por lo general, los láseres de femtosegundo industriales presentan una duración de pulso de 300-400 femtosegundos, o de 300-400 x 10-15 s. Cuando se intenta producir un láser que proporcione unos paquetes de luz tan cortos con suficiente energía de pulso para procesar materiales, la potencia máxima es tan grande que provocaría daños en el medio activo.  Para evitarlo, se suele amplificar el pulso con un pulso extendido y luego se comprime. El proceso de amplificación de pulsos mediante modulación de frecuencia extiende el pulso varios órdenes de magnitud. Esto reduce la potencia máxima y permite que la amplificación se produzca por debajo del umbral de daños del medio.  Después de la amplificación, el pulso se vuelve a comprimir a su duración de pulso y calidad de haz originales. En algunos láseres, es posible que no se exija el requisito inicial de extender el pulso. Asimismo, el láser de femtosegundo se puede suministrar en distintas longitudes de onda, desde IR, verde y UV (aunque la luz UV no está disponible en todos los láseres), mediante la conversión de frecuencia por óptica no lineal.

El láser genera pulsos de muy corta duración, lo que le permite mecanizar prácticamente cualquier tipo de material, desde vidrio hasta acero y plásticos endurecidos.  Como la duración del pulso es más corta que el tiempo de conducción del material, el procesamiento no deja firma térmica. La retirada de material se realiza de estado sólido a vapor, un proceso que suele denominarse «ablación por frío» y que proporciona el mecanizado de máxima calidad y presenta unas capacidades de mecanizado únicas.

Estos láseres de femtosegundo basados en disco presentan pulsos inferiores a 400 fs, sumados a la mejor calidad de haz y la máxima potencia de su categoría. El resultado es un proceso de corte mediante ablación por frío de muy alta calidad, en lugar de un proceso de eyección por fusión.

Por lo tanto, el corte terminado requiere un posprocesamiento mínimo. En el pasado, los láseres de femtosegundo se consideraban demasiado lentos para realizar operaciones de corte por láser que fueran viables comercialmente. Sin embargo, hay estudios recientes que han evaluado el tiempo de corte por pieza y los pasos de posprocesamiento han demostrado que una inversión en una máquina láser de femtosegundo se puede recuperar solo en doce meses, en particular en lo que respecta a los componentes de alto valor. 

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