مرآة نحاسية عاكسة مستوية مبردة بالماء

مرآة نحاسية عاكسة مستوية مبردة بالماء

المرآة النحاسية العاكسة المسطحة المبردة بالماء عنصر بصري يعمل وفق مبدأ انعكاس الضوء. فهي تعيد توجيه شعاع الليزر الساقط في اتجاهات مختلفة لتمكين توجيه الشعاع وتركيزه. يتيح تصميم التبريد المائي المتكامل التشغيل بقدرة عالية، ويطيل عمر المرآة، ويقلل من عدد مرات استبدالها، ويخفض تكاليف الصيانة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات معالجة الليزر بقدرة كيلوواط فأكثر.

المواد والعمليات

تُصنع المرآة من ركيزة نحاسية ذات موصلية حرارية تتجاوز 400 واط/(متر·كلفن)، مما يُسرّع من تبديد الحرارة الناتجة عن إشعاع الليزر. ويضمن هذا، إلى جانب نظام التبريد المائي، التوازن الحراري، مانعًا تشوه السطح أو تدهور الطلاء. وتستخدم بعض الإصدارات ركيزة من سبيكة النيكل والنحاس (NiCu) لتعزيز المتانة الميكانيكية ومقاومة التآكل.

تُصقل الأسطح البصرية باستخدام الخراطة الماسية أو الصقل الدقيق، ما يُحقق شكلًا سطحيًا λ/4 PV (عند 633 نانومتر) وجودة سطح 20/10 (مقاومة للخدش/الحفر). يضمن ذلك استقرار طور الشعاع المنعكس وتوافقه مع متطلبات التحكم في الشعاع لكل من ليزرات الألياف وليزر الحالة الصلبة. تُرسّب طبقة من الذهب الصلب (بسماكة 0.1-1 ميكرومتر عادةً) على الركيزة المصقولة، ما يوفر انعكاسية Ravg >99.5% (عند 10.6 ميكرومتر) ومقاومة محسّنة للخدش.

طلاء معدني عاكس مُحسَّن، انعكاسية >99.5% عند 10.6 ميكرومتر

(ملاحظة: يمثل المحور السيني الطول الموجي بالميكرومتر، ويمثل المحور الصادي نسبة الانعكاس.)

تصميم التبريد المائي

تُدمج قنوات التبريد داخل جسم المرآة. يعمل الماء المتداول أو سائل تبريد متخصص على إزالة الحرارة، مما يرفع قدرة معالجة طاقة الليزر إلى نطاق 20-40 كيلوواط. تتضمن بعض الطرازات دوائر تبريد مستقلة لكل من سطح المرآة وقاعدة التثبيت، مما يُحسّن إدارة الحرارة بشكل أكبر ويُطيل مدة التشغيل المتواصل إلى مئات الساعات أو أكثر.

التطبيقات

تُناسب هذه المرآة ليزرات الألياف (1-40 كيلوواط) وليزر ثاني أكسيد الكربون العاملة بأطوال موجية 10.6 ميكرومتر والأشعة تحت الحمراء القريبة، ما يُلبي متطلبات المعالجة الفعّالة والمستقرة للفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم وغيرها من المواد. وتُستخدم على نطاق واسع في عمليات التكسية باللحام الليزري، والتصنيع بالإضافة، وتعديل الأسطح بالتبريد الليزري، وتشكيل الحواف بالليزر، والتسخين بالليزر، والعمليات ذات الصلة.

المعلمة