01 Įvadas
Šiuo metu buvo sukurtos įvairių tipų spindulių tiekimo sistemos, kurios iš esmės nukreipia spindulį nuo šviesos šaltinio į taikymo sritį. Daugeliu atvejų naudojamas šviesos šaltinis yra tam tikros rūšies lazeris, pavyzdžiui, apdorojant medžiagas lazeriu, reikia nukreipti pramoninio lazerio išvestį į ruošinį, kad jis būtų veikiamas lazerio. Pramoniniame apdirbime spindulių tiekimo sistemos dažniausiai naudojamos kartu su robotų technologijomis. Paprastai lazerio apdorojimo galvutė ant roboto rankos tiekiama stacionariu lazeriu. Kitas būdas yra sumontuoti pakankamai kompaktišką ir tvirtą lazerį tiesiai ant roboto rankos, kad būtų sumažintas reikiamo spindulio kelio ilgis ir padidintas mobilumas. Spindulio tiekimo sistemų pranašumas yra tas, kad jos leidžia lazerio šaltinį pastatyti apsaugotoje ir lengvai prižiūrimoje vietoje, o ne šalia taikymo srities. Be to, kilnojamosios tiekimo sistemos taip pat leidžia perkelti lazerio spindulį dideliame plote nejudinant paties sunkaus lazerio. Tačiau ilgo pluošto perdavimo sistemose taip pat gali būti tam tikrų trūkumų, tokių kaip optinės galios praradimas, apribojimai dėl netiesinių efektų arba impulsų išplėtimo problemos (ypač trumpiems impulsams).
02Free{1}}Space Beam perdavimo sistema
Laisvą{0}}erdvinį lazerio išėjimo spindulį galima nukreipti naudojant veidrodžius. Jei naudojami aukštos-kokybės, didelio-atspindinčiojo dielektriniai veidrodžiai, galima valdyti itin didelius optinės galios lygius. Net kai reikia kelių veidrodžių, jų perdavimo sparta (išėjimo galios ir įvesties galios procentinė dalis) gali būti labai artima 100%. Dielektriniai veidrodžiai yra veiksmingi tik ribotame bangos ilgio diapazone. Todėl tokia įranga dažniausiai gaminama tam tikro tipo lazeriams, tinka Nd:YAG ir Yb:YAG lazeriams, kurių bangos ilgiai yra 1064nm ir 1030nm, bet neveikiantys esant 1500nm ar 2000nm bangų ilgiams. Tačiau rinkoje galima rasti įvairių bangų ilgių veidrodžių, nuo ultravioletinių (pvz., eksimerinių lazerių), iki matomo diapazono (pvz., -dvigubo dažnio Yb:YAG lazeriai) ir infraraudonųjų spindulių diapazono (pvz., CO2 lazeriai). Paprasčiausia pluošto perdavimo sistema turi fiksuotą pluošto kelią, pavyzdžiui, apima tik vieną arba du 90 laipsnių įlinkius, kad iš pradžių horizontalus pluoštas būtų nukreiptas žemyn į ruošinį. Visas spindulio kelias yra uždarytas hermetiška vamzdžių sistema, kurios gale yra lazerio apdorojimo galvutė. Kelias gali būti pakeistas pakeičiant sandarinimo elementus, tačiau jo negalima keisti eksploatacijos metu.
Klasikinis laisvo{0}}erdvės spindulio perdavimo sprendimas yra šarnyrinio veidrodžio svirtis, kai per veidrodžius, integruotus į atlenkiamą atspindinčią svirtį, pasiekiamas judantis šviesos kelias. Jungties konstrukcija užtikrina, kad ji judėtų tik tada, kai taikomas minimalus sukimo momentas; kitu atveju jis lieka vietoje. Komponentų svorį galima kompensuoti atsvarais, spyruoklėmis ar kitomis priemonėmis, todėl padėties reguliavimas yra lengvesnis. Norint pasiekti sklandų judėjimą ir stabilią spindulio padėtį, išvengiant tokių problemų kaip dreifo ir vibracijos, naudojami optomechaniniai įtaisai turi būti labai tikslūs. Spindulio perdavimo optinės sistemos gale paprastai prijungiamas optinis įrenginys, pvz., ausinės, fiksuota lazerinio apdorojimo galvutė arba nuskaitymo galvutė. Paprastai spindulys yra nukreiptas į taikymo sritį, o kitais atvejais jis apšviečia didesnę tikslinę sritį.
03 Šviesolaidinio pluošto perdavimo sistema Šviesolaidinis perdavimas yra labai lankstus metodas lazerio spinduliams perduoti. Paprastai lazeriniam perdavimui naudojami skaidulos yra įdėtos į apsauginius optinius kabelius, kuriuose yra išorinis apvalkalas, apsaugantis trapius pluoštus, taip pat gali būti integruotos papildomos funkcijos, pvz., integruota{2}}kabelio stebėjimo sistema, kuri gali aptikti lazerio nuotėkį dėl atsitiktinio pluošto pažeidimo realiuoju laiku. Kvarcinis pluoštas, kaip labiausiai paplitęs optinis stiklo pluoštas, gali tiekti šviesos energiją su labai mažais perdavimo nuostoliais tam tikrame bangos ilgio diapazone, kai perdavimo atstumai yra keli metrai ar net toliau. Jo bangų ilgių diapazonas apima artimąjį-infraraudonųjų spindulių regioną, kuriame veikia dauguma pramoninių lazerių. Tačiau šios medžiagos trūkumai taip pat yra akivaizdūs. Didelės-galios programose kvarco pluoštai turi ribotas perdavimo galimybes ultravioletinių spindulių diapazone (pvz., eksimeriniai lazeriai) ir tolimajame -infraraudonųjų spindulių diapazone. Tipiškas pavyzdys yra tai, kad CO₂ lazeriui, kurio bangos ilgis yra 10 600 nm, šiuo metu beveik nėra subrendusių skaidulų, galinčių efektyviai perduoti didelės galios spindulį, o šarnyrinės rankos yra dažniausiai naudojamas sprendimas šioje srityje. Kuo didesnė optinė galia, kurią reikia perduoti, tuo didesnis turi būti pluošto šerdies skersmuo. Taip iš dalies siekiama sumažinti galios tankį šerdyje, kad būtų išvengta žalos, ir iš dalies suderinti didesnio spindulio parametro produktą (BPP), paprastai susietą su didelės galios lazeriniais šaltiniais. Norint efektyviai sujungti lazerį su pluoštu, pluoštui reikia pakankamai didelės skaitmeninės diafragmos (NA), kurią lemia lūžio rodiklio skirtumas tarp šerdies ir apvalkalo. Didelio šerdies skersmens ir didelio NA derinys lemia daugybę valdomų režimų, todėl pluošto sklidimas pluošte yra ypač sudėtingas. Net jei bendri optiniai nuostoliai yra maži, energijos perskirstymas tarp skirtingų režimų dažnai sumažina pluošto ryškumą, paprastai vadinamą sumažėjusia pluošto kokybe. Skaidulinės išvesties paprastai turi papildomų optinių elementų, tokių kaip apdorojimo galvutės arba nuskaitymo galvutės. Iš esmės ši galvutė nustato pluošto padėtį ir kryptį, o vien šviesolaidinio kabelio judinimas turi mažai įtakos pluošto charakteristikoms. Tačiau lenkiant pluoštą lengvai atsiranda režimų sujungimas, kuris keičia galios pasiskirstymą tarp pluošto režimų, paveikdamas tiek pluošto nukrypimą nuo pluošto, tiek intensyvumo pasiskirstymo „centroidą“ pluošto išvestyje, o tai gali atitinkamai pabloginti išvesties pluošto kokybę.
