01Uvod
Trenutno su razvijeni različiti tipovi sustava za isporuku snopa, koji u biti vode snop od izvora svjetlosti do područja primjene. U većini slučajeva, izvor svjetlosti koji se koristi je neka vrsta lasera, na primjer, u laserskoj obradi materijala, potrebno je usmjeriti izlaz industrijskog lasera na radni komad tako da bude izložen laseru. U industrijskoj obradi sustavi za isporuku zraka obično se koriste zajedno s robotskom tehnologijom. Obično se laserska glava za obradu na robotskoj ruci napaja stacionarnim laserom. Drugi pristup je montiranje dovoljno kompaktnog i robusnog lasera izravno na robotsku ruku kako bi se smanjila duljina potrebne putanje zrake i maksimizirala mobilnost. Prednost sustava za isporuku snopa je u tome što omogućuju da se izvor lasera postavi u zaštićeno područje koje se lako održava, a ne blizu područja primjene. Osim toga, pokretni sustavi isporuke također omogućuju pomicanje laserske zrake preko velikog područja bez pomicanja samog teškog lasera. Međutim, za sustave dostave dugog snopa također mogu postojati neki nedostaci, kao što je gubitak optičke snage, ograničenja zbog nelinearnih učinaka ili problemi sa širenjem pulsa (za ultrakratke impulse).
02Free-Sustav prijenosa svemirskih zraka
Slobodna{0}}prostorna izlazna zraka lasera može se voditi pomoću zrcala. Ako se koriste visoko{2}}kvalitetna dielektrična zrcala visoke-reflektivnosti, mogu se nositi s iznimno visokim razinama optičke snage. Čak i kada je potrebno više ogledala, njihova brzina prijenosa (postotak izlazne snage prema ulaznoj snazi) može biti vrlo blizu 100%. Dielektrična zrcala su učinkovita samo unutar ograničenog raspona valnih duljina. Stoga se takva oprema obično proizvodi za posebne vrste lasera, prikladna za Nd:YAG i Yb:YAG lasere na valnim duljinama od 1064nm i 1030nm, ali ne radi na valnim duljinama od 1500nm ili 2000nm. Međutim, zrcala su dostupna na tržištu za širok raspon valnih duljina, od ultraljubičastog (npr. excimer laseri), do vidljivog raspona (npr. Yb:YAG laseri-udvostručene frekvencije) i do infracrvenog raspona (npr. CO2 laseri). Najjednostavniji sustav prijenosa zrake ima fiksiranu putanju zrake, na primjer, uključuje samo jedno ili dva otklona od 90 stupnjeva za usmjeravanje izvorno vodoravne zrake prema dolje prema izratku. Cijeli put zrake zatvoren je u sustav nepropusnih vodova, na čijem se kraju nalazi laserska glava za obradu. Putanja se može modificirati zamjenom brtvenih elemenata, ali se ne može mijenjati tijekom rada.
Klasično rješenje za prijenos zrake u-prostoru je zglobna zrcalna ruka, gdje se pokretna putanja svjetlosti postiže pomoću zrcala integriranih u zglobnu reflektirajuću ruku. Dizajn zgloba osigurava da se pomiče samo kada se primijeni minimalni okretni moment; u suprotnom, ostaje na mjestu. Težina komponenti može se kompenzirati protuutezima, oprugama ili drugim sredstvima, što olakšava podešavanje položaja. Kako bi se postiglo glatko kretanje i stabilan položaj grede, izbjegavajući probleme kao što su pomicanje i vibracije, korišteni optomehanički uređaji moraju biti vrlo precizni. Na kraju optičkog sustava prijenosa snopa obično se spaja optički uređaj, poput slušalica, fiksne laserske glave za obradu ili glave za skeniranje. Obično je zraka usmjerena na područje primjene, dok u drugim slučajevima osvjetljava veće ciljno područje.
03 Sustav prijenosa zrake optičkim vlaknima Prijenos optičkim vlaknima vrlo je fleksibilna metoda za isporuku laserskih zraka. Obično su vlakna koja se koriste za laserski prijenos inkapsulirana u zaštitnim optičkim kabelima koji uključuju vanjski omotač za zaštitu krhkih vlakana i mogu također integrirati dodatne značajke, kao što je ugrađen-sustav za nadzor kabela koji može otkriti curenje lasera zbog slučajnog oštećenja vlakna u stvarnom vremenu. Kvarcno vlakno, kao najčešće optičko stakleno vlakno, može isporučiti svjetlosnu energiju s vrlo malim gubitkom prijenosa u određenom rasponu valnih duljina, s udaljenostima prijenosa od nekoliko metara ili čak i dalje. Njegov raspon valnih duljina pokriva blisko-infracrveno područje u kojem radi većina industrijskih lasera. Međutim, ograničenja ovog materijala također su očita. U aplikacijama velike-napone, kvarcna vlakna imaju ograničene mogućnosti prijenosa u ultraljubičastom rasponu (kao što su excimer laseri) i dalekom-infracrvenom području. Tipičan primjer je da za CO₂ laser valne duljine od 10600 nm trenutačno gotovo da nema zrelih vlakana koja bi mogla učinkovito prenijeti njegovu-snažnu zraku, a zglobne ruke često su korišteno rješenje u ovom području. Što je veća optička snaga koja se prenosi, to mora biti veći promjer jezgre vlakna. Ovo je djelomično zbog smanjenja gustoće snage unutar jezgre kako bi se spriječilo oštećenje, a djelomično zbog usklađivanja s većim proizvodom parametara snopa (BPP) koji se obično povezuje s laserskim izvorima velike -snage. Za učinkovito spajanje lasera u vlakno, vlakno treba dovoljno veliku numeričku aperturu (NA), koja je određena razlikom indeksa loma između jezgre i omotača. Kombinacija velikog promjera jezgre i visoke NA dovodi do velikog broja vođenih modova, čineći širenje zrake unutar vlakna izuzetno složenim. Čak i ako je ukupni optički gubitak malen, preraspodjela energije između različitih načina često dovodi do smanjene svjetline snopa, što se obično naziva smanjenom kvalitetom snopa. Fiber izlazi obično su opremljeni dodatnim optičkim elementima, kao što su glave za obradu ili glave za skeniranje. U biti, ova glava određuje položaj i smjer snopa, a samo pomicanje optičkog kabela ima mali utjecaj na karakteristike snopa. Međutim, savijanje vlakna lako uzrokuje spajanje modova, što mijenja distribuciju snage među modovima vlakana, utječući i na divergenciju snopa od vlakna i na 'centroid' distribucije intenziteta na izlazu vlakna, što potencijalno dovodi do odgovarajućeg pada kvalitete izlaznog snopa.
