Desenvolvimento de sistema interferométrico para controle dinâmico de foco aplicado na usinagem por laser de femtosegundos

Resumo

As aplicações de lasers de femtossegundos (1 fs= 10-15s) para usinagem e tratamento de superfícies estão sendo pesquisadas há algumas décadas e entre suas vantagens estão a virtual ausência de processos térmicos durante a ablação, a consequente precisão espacial e a indiferença das características físicas do material sob tratamento (metais ou dielétricos). A virtual ausência de efeitos térmicos no processo de ablação com pulsos ultracurtos implica na possibilidade de produção de estruturas usinadas com dimensões próximas ao limite de difração relativo ao comprimento de onda do laser utilizado. Para isto, é preciso utilizar lentes de focalização com comprimento focal muito curto e abertura numérica alta. Assim, o controle preciso e dinâmico da sobreposição do plano focal com a superfície em tratamento é crucial. Mudanças de algumas dezenas de mícrons na posição relativa da superfície em tratamento, seja por movimentação da amostra ou por suas próprias características de relevo, são em muitas vezes, suficientes para prejudicar significativamente a precisão da usinagem. Propõe-se neste projeto o desenvolvimento de um sistema interferométrico que se vale das características inerentes ao laser de fs para a avaliação da posição focal com precisão de alguns mícrons, técnica baseada na interferometria de baixa coerência. Essa abordagem tem vantagens sobre sistemas comerciais atualmente utilizados, pois estes são sensíveis apenas a superfícies metálicas. Para esse desenvolvimento serão necessários estudos complementares de ordem científica a fim de avaliar possíveis distorções promovidas pela formação do plasma no processo de ablação e também uma exploração sobre a região de origem da reflexão na interação laser-amostra Ao fim do projeto será montado um sistema de usinagem com ajuste dinâmico de foco, o qual será avaliado em diversas circunstâncias e com diversos tipos de amostras. (AU)