01Увод
Тренутно су развијени различити типови система за испоруку зрака, који у суштини воде сноп од извора светлости до области примене. У већини случајева, извор светлости који се користи је нека врста ласера, на пример, у ласерској обради материјала, потребно је усмерити излаз индустријског ласера до радног предмета тако да буде изложен ласеру. У индустријској преради, системи за испоруку зрака се обично користе у комбинацији са роботском технологијом. Типично, глава за ласерску обраду на роботској руци се напаја стационарним ласером. Други приступ је постављање довољно компактног и робусног ласера директно на роботску руку како би се минимизирала дужина потребне путање зрака и максимизирала мобилност. Предност система за испоруку зрака је у томе што омогућавају да се ласерски извор постави у заштићено подручје које се лако одржава, а не у близини подручја примене. Поред тога, покретни системи за испоруку такође омогућавају да се ласерски зрак помера преко велике површине без померања самог тешког ласера. Међутим, код система за испоруку дугог снопа могу постојати и неки недостаци, као што су губитак оптичке снаге, ограничења због нелинеарних ефеката или проблеми са ширењем импулса (за ултракратке импулсе).
02Фрее-Систем за пренос свемирског снопа
Излазни зрак{0}}слободног простора ласера може да се води помоћу огледала. Ако се користе високо{2}}квалитетна,-диелектрична огледала са високом рефлекцијом, могу се носити са екстремно високим нивоима оптичке снаге. Чак и када је потребно више огледала, њихова брзина преноса (проценат излазне снаге према улазној снази) може бити веома близу 100%. Диелектрична огледала су ефикасна само у ограниченом опсегу таласних дужина. Због тога се таква опрема обично производи за специфичне типове ласера, погодних за Нд:ИАГ и Иб:ИАГ ласере на таласним дужинама од 1064нм и 1030нм, али не ради на таласним дужинама од 1500нм или 2000нм. Међутим, огледала су доступна на тржишту за широк опсег таласних дужина, од ултраљубичастог (нпр. ексимер ласери), до видљивог опсега (нпр.,-удвостручени Иб:ИАГ ласери) и до инфрацрвеног опсега (нпр. ЦО2 ласери). Најједноставнији систем преноса снопа има фиксну путању снопа, на пример који укључује само један или два отклона од 90 степени да би се првобитно хоризонтални сноп усмерио надоле до радног предмета. Целокупна путања зрака је затворена у херметички систем цевовода, на чијем крају се налази глава за ласерску обраду. Путања се може мењати заменом заптивних елемената, али се не може мењати током рада.
Класично решење за пренос{0}}просторног снопа је зглобни крак огледала, где се покретна путања светлости постиже преко огледала интегрисаних у рефлектујућу руку са шаркама. Дизајн споја обезбеђује да се помера само када се примени минимални обртни момент; у супротном, остаје на месту. Тежина компоненти се може компензовати противтегом, опругама или другим средствима, што олакшава подешавање положаја. Да би се постигло глатко кретање и стабилан положај зрака, избегавајући проблеме као што су дрифт и вибрације, оптомеханички уређаји који се користе морају бити веома прецизни. На крају оптичког система за пренос зрака, оптички уређај је обично повезан, као што су слушалице, фиксна глава за ласерску обраду или глава за скенирање. Обично је сноп фокусиран на област примене, док у другим случајевима осветљава веће циљно подручје.
03 Систем преноса снопа оптичких влакана Оптички пренос је веома флексибилан метод за испоруку ласерских зрака. Типично, влакна која се користе за ласерски пренос су инкапсулирана у заштитне оптичке каблове који укључују спољни омотач за заштиту ломљивих влакана и могу такође да интегришу додатне функције, као што је уграђен-систем за праћење каблова који може да открије цурење ласера услед случајног оштећења влакана у реалном времену. Кварцно влакно, као најчешће оптичко стаклено влакно, може да испоручи светлосну енергију са веома малим губитком у преносу у одређеном опсегу таласних дужина, са даљинама преноса од неколико метара или чак и даље. Његов опсег таласних дужина покрива блиски-инфрацрвени регион где ради већина индустријских ласера. Међутим, евидентна су и ограничења овог материјала. У апликацијама велике{8}}снаге, кварцна влакна имају ограничене могућности преноса у ултраљубичастом опсегу (као што су ексцимер ласери) и далеком-инфрацрвеном опсегу. Типичан пример је да за ЦО₂ ласер са таласном дужином од 10600 нм тренутно готово да не постоје зрела влакна која би могла ефикасно да пренесу сноп велике{12}}снаге, а зглобне руке су најчешће коришћено решење у овој области. Што је већа оптичка снага која се преноси, већи пречник језгра влакна треба да буде. Ово је делимично ради смањења густине снаге унутар језгра да би се спречило оштећење, а делом ради усклађивања са производом параметара већег снопа (БПП) који се обично повезује са ласерским изворима велике{15}снаге. Да би се ласер ефикасно повезао са влакном, влакну је потребан довољно велики нумерички отвор (НА), који је одређен разликом индекса преламања између језгра и омотача. Комбинација великог пречника језгра и високог НА доводи до великог броја вођених модова, чинећи ширење снопа унутар влакна изузетно сложеним. Чак и ако је укупан оптички губитак мали, прерасподела енергије између различитих модова често доводи до смањења осветљености снопа, што се обично назива смањеним квалитетом зрака. Излази влакана су обично опремљени додатним оптичким елементима, као што су главе за обраду или главе за скенирање. У суштини, ова глава одређује положај и правац снопа, а само померање кабла има мали утицај на карактеристике снопа. Међутим, савијање влакна лако узрокује спајање модова, што мења дистрибуцију снаге међу модовима влакана, утичући и на дивергенцију снопа од влакна и на „центроид“ дистрибуције интензитета на излазу влакна, што потенцијално доводи до одговарајућег пада квалитета излазног снопа.
