01Въведение
Понастоящем са разработени различни видове системи за доставяне на лъч, които по същество насочват лъча от източника на светлина към областта на приложение. В повечето случаи използваният светлинен източник е някакъв вид лазер, например при лазерна обработка на материали е необходимо изходът на промишлен лазер да се насочи към детайла, така че той да бъде изложен на лазера. В промишлената обработка системите за доставяне на лъч обикновено се използват заедно с роботизирана технология. Обикновено лазерната обработваща глава на роботизираната ръка се захранва от стационарен лазер. Друг подход е да се монтира достатъчно компактен и здрав лазер директно върху роботизираната ръка, за да се сведе до минимум дължината на необходимия път на лъча и да се увеличи максимално мобилността. Предимството на системите за доставяне на лъч е, че те позволяват лазерният източник да бъде поставен в защитена и лесна за поддръжка зона, а не близо до зоната на приложение. В допълнение, подвижните системи за доставяне също позволяват лазерният лъч да бъде преместен върху голяма площ, без да се движи самият тежък лазер. При системите за доставяне на дълъг лъч обаче може да има и някои недостатъци, като загуба на оптична мощност, ограничения поради нелинейни ефекти или проблеми с разширяването на импулса (за ултракъси импулси).
02Безплатна-Система за предаване на космически лъч
Свободният{0}}пространствен изходен лъч на лазер може да се насочва с помощта на огледала. Ако се използват диелектрични огледала с високо-качество и висока-отразителна способност, могат да се обработват изключително високи нива на оптична мощност. Дори когато са необходими множество огледала, тяхната скорост на предаване (процентът на изходната мощност към входната мощност) може да бъде много близо до 100%. Диелектричните огледала са ефективни само в ограничен диапазон на дължина на вълната. Следователно такова оборудване обикновено се произвежда за специфични типове лазери, подходящи за Nd:YAG и Yb:YAG лазери при дължини на вълните от 1064nm и 1030nm, но не работят при дължини на вълните от 1500nm или 2000nm. На пазара обаче се предлагат огледала за широк диапазон от дължини на вълните, от ултравиолетови (напр. ексимерни лазери) до видим диапазон (напр. Yb:YAG лазери с удвоена честота-) и до инфрачервен диапазон (напр. CO2 лазери). Най-простата система за предаване на лъча има фиксирана траектория на лъча, например включваща само едно или две отклонения на 90 градуса за насочване на първоначално хоризонталния лъч надолу към детайла. Целият път на лъча е затворен в херметична тръбна система, в края на която е лазерната обработваща глава. Трасето може да се променя чрез подмяна на уплътнителните елементи, но не може да се променя по време на работа.
Класическо-решение за предаване на лъч в свободно пространство е шарнирното огледално рамо, при което се постига подвижен път на светлината чрез огледала, интегрирани в шарнирното отразяващо рамо. Дизайнът на шарнира гарантира, че се движи само когато се прилага минимален въртящ момент; в противен случай остава в позиция. Теглото на компонентите може да бъде компенсирано чрез противотежести, пружини или други средства, което прави регулирането на позицията по-лесно. За да се постигне плавно движение и стабилна позиция на лъча, като се избягват проблеми като дрейф и вибрации, използваните оптико-механични устройства трябва да бъдат много прецизни. В края на оптичната система за предаване на лъч обикновено се свързва оптично устройство, като например слушалки, фиксирана лазерна обработваща глава или сканираща глава. Обикновено лъчът е фокусиран върху областта на приложение, докато в други случаи осветява по-голяма целева област.
03 Система за предаване на оптичен лъч Оптичното предаване е много гъвкав метод за доставяне на лазерни лъчи. Обикновено влакната, използвани за лазерно предаване, са капсулирани в защитни оптични кабели, които включват външна обвивка за защита на крехките влакна и могат също да интегрират допълнителни функции, като например вградена -система за наблюдение на кабела, която може да открие изтичане на лазер поради случайно увреждане на влакното в реално време. Кварцовото влакно, като най-разпространеното оптично стъклено влакно, може да достави светлинна енергия с много ниска загуба на предаване в определен диапазон на дължина на вълната, с разстояния на предаване от няколко метра или дори повече. Диапазонът на дължината на вълната му обхваща близката-инфрачервена област, където работят повечето индустриални лазери. Ограниченията на този материал обаче също са очевидни. При приложения с висока-мощност кварцовите влакна имат ограничени възможности за предаване в ултравиолетовия диапазон (като ексимерни лазери) и далечния-инфрачервен диапазон. Типичен пример е, че за CO₂ лазер с дължина на вълната от 10600 nm понастоящем почти няма зрели влакна, способни ефективно да предават неговия високо-мощен лъч, а шарнирните рамена са често използвано решение в тази област. Колкото по-висока е оптичната мощност, която трябва да бъде предадена, толкова по-голям трябва да бъде диаметърът на сърцевината на влакното. Това е отчасти за да се намали плътността на мощността в сърцевината, за да се предотврати повреда и отчасти за да съответства на продукта с по-големи параметри на лъча (BPP), който обикновено се свързва с лазерни източници с висока-мощност. За ефективно свързване на лазера към влакното, влакното се нуждае от достатъчно голяма цифрова апертура (NA), която се определя от разликата в индекса на пречупване между сърцевината и обвивката. Комбинацията от голям диаметър на сърцевината и висока NA води до голям брой направлявани режими, което прави разпространението на лъча във влакното изключително сложно. Дори ако общата оптична загуба е малка, преразпределението на енергията между различните режими често води до намалена яркост на лъча, обикновено наричана намалено качество на лъча. Оптичните изходи обикновено са оборудвани с допълнителни оптични елементи, като глави за обработка или сканиращи глави. По същество тази глава определя позицията и посоката на лъча и простото преместване на оптичния кабел има малко влияние върху характеристиките на лъча. Въпреки това, огъването на влакното лесно причинява свързване на режима, което променя разпределението на мощността между режимите на влакното, засягайки както отклонението на лъча от влакното, така и „центроида“ на разпределението на интензитета при изхода на влакното, което потенциално води до съответен спад в качеството на изходния лъч.
