01 Ievads
Pašlaik ir izstrādātas dažāda veida staru piegādes sistēmas, kas būtībā virza staru kūli no gaismas avota uz pielietojuma zonu. Vairumā gadījumu gaismas avots tiek izmantots kāda veida lāzers, piemēram, lāzera materiālu apstrādē ir nepieciešams vadīt rūpnieciskā lāzera izvadi uz apstrādājamo priekšmetu tā, lai tas tiktu pakļauts lāzera iedarbībai. Rūpnieciskajā apstrādē staru piegādes sistēmas parasti izmanto kopā ar robotu tehnoloģiju. Parasti lāzera apstrādes galviņu uz robotizētās rokas nodrošina stacionārs lāzers. Vēl viena pieeja ir uzstādīt pietiekami kompaktu un izturīgu lāzeru tieši uz robotizētās rokas, lai samazinātu vajadzīgā stara ceļa garumu un palielinātu mobilitāti. Staru piegādes sistēmu priekšrocība ir tā, ka tās ļauj novietot lāzera avotu aizsargātā un viegli kopjamā vietā, nevis pielietojuma zonas tuvumā. Turklāt pārvietojamās piegādes sistēmas ļauj arī pārvietot lāzera staru lielā platībā, nepārvietojot pašu smago lāzeru. Tomēr garu staru piegādes sistēmām var būt arī daži trūkumi, piemēram, optiskās jaudas zudumi, ierobežojumi nelineāru efektu dēļ vai impulsa paplašināšanas problēmas (īpaši īsiem impulsiem).
02Bezmaksas-kosmosa staru pārraides sistēma
Lāzera brīvo -telpisko izvades staru var vadīt, izmantojot spoguļus. Ja tiek izmantoti augstas-kvalitātes, augstas-atstarošanas dielektriskie spoguļi, var tikt galā ar ārkārtīgi augstu optiskās jaudas līmeni. Pat tad, ja ir nepieciešami vairāki spoguļi, to pārraides ātrums (izejas jaudas procentuālā attiecība pret ievades jaudu) var būt ļoti tuvu 100%. Dielektriskie spoguļi ir efektīvi tikai ierobežotā viļņa garuma diapazonā. Tāpēc šādas iekārtas parasti tiek ražotas noteikta veida lāzeriem, kas ir piemērotas Nd:YAG un Yb:YAG lāzeriem ar viļņu garumu 1064nm un 1030nm, bet nav darbināmas pie viļņa garuma 1500nm vai 2000nm. Tomēr tirgū ir pieejami spoguļi plašam viļņu garumu diapazonam, sākot no ultravioletā starojuma (piemēram, eksimēru lāzeri), līdz redzamajam diapazonam (piemēram, frekvences -dubulto Yb:YAG lāzeri) un infrasarkano staru diapazonu (piemēram, CO2 lāzeri). Vienkāršākajai staru kūļa pārraides sistēmai ir fiksēts staru kūļa ceļš, piemēram, tas ietver tikai vienu vai divas 90 grādu novirzes, lai novirzītu sākotnēji horizontālo staru uz leju uz apstrādājamo priekšmetu. Viss stara ceļš ir ietverts hermētiskā cauruļvadu sistēmā, kuras galā atrodas lāzera apstrādes galviņa. Ceļu var mainīt, nomainot blīvējuma elementus, bet to nevar mainīt darbības laikā.
Klasisks brīvā{0}}telpiskā stara pārraides risinājums ir šarnīra spoguļa svira, kur kustīgs gaismas ceļš tiek panākts, izmantojot spoguļus, kas integrēti eņģu atstarojošā svirā. Savienojuma konstrukcija nodrošina, ka tas kustas tikai tad, ja tiek pielietots minimāls griezes moments; pretējā gadījumā tas paliek pozīcijā. Komponentu svaru var kompensēt ar pretsvariem, atsperēm vai citiem līdzekļiem, atvieglojot pozīcijas regulēšanu. Lai panāktu vienmērīgu kustību un stabilu staru stāvokli, izvairoties no tādām problēmām kā novirze un vibrācija, izmantotajām optomehāniskajām ierīcēm jābūt ļoti precīzām. Staru pārraides optiskās sistēmas beigās parasti ir pievienota optiskā ierīce, piemēram, austiņas, fiksēta lāzera apstrādes galviņa vai skenēšanas galviņa. Parasti stars tiek fokusēts uz pielietojuma zonu, savukārt citos gadījumos tas apgaismo lielāku mērķa apgabalu.
03 Optisko šķiedru staru pārraides sistēma Optisko šķiedru pārraide ir ļoti elastīga metode lāzera staru pārraidīšanai. Parasti lāzera pārraidei izmantotās šķiedras ir iekapsulētas aizsargājošos optiskos kabeļos, kuriem ir ārējais apvalks, lai aizsargātu trauslās šķiedras, un tajās var būt iekļautas arī papildu funkcijas, piemēram, iebūvēta -kabeļu uzraudzības sistēma, kas reāllaikā var noteikt lāzera noplūdi nejauša šķiedras bojājuma dēļ. Kvarca šķiedra kā visizplatītākā optiskā stikla šķiedra var nodrošināt gaismas enerģiju ar ļoti zemiem pārraides zudumiem noteiktā viļņu garuma diapazonā ar pārraides attālumiem vairāku metru vai pat tālākā attālumā. Tā viļņu garuma diapazons aptver tuvējo-infrasarkano staru reģionu, kurā darbojas lielākā daļa rūpniecisko lāzeru. Tomēr šī materiāla ierobežojumi ir arī acīmredzami. Lieljaudas-lietotnēs kvarca šķiedrām ir ierobežotas pārraides iespējas ultravioletajā diapazonā (piemēram, eksimēru lāzeri) un tālajā -infrasarkanajā diapazonā. Tipisks piemērs ir tāds, ka CO₂ lāzeram ar viļņa garumu 10 600 nm pašlaik gandrīz nav nobriedušu šķiedru, kas spēj efektīvi pārraidīt tā lieljaudas staru, un šarnīrveida sviras ir plaši izmantots risinājums šajā jomā. Jo lielāka ir pārraidāmā optiskā jauda, jo lielākam ir jābūt šķiedras serdeņa diametram. Daļēji tas ir paredzēts, lai samazinātu jaudas blīvumu kodolā, lai novērstu bojājumus, un daļēji, lai saskaņotu lielāku staru kūļa parametru produktu (BPP), kas parasti tiek saistīts ar lieljaudas lāzera avotiem. Lai efektīvi savienotu lāzeru ar šķiedru, šķiedrai ir nepieciešama pietiekami liela skaitliskā apertūra (NA), ko nosaka refrakcijas indeksa atšķirība starp serdi un apšuvumu. Liela serdes diametra un augsta NA kombinācija rada lielu skaitu vadītu režīmu, padarot staru izplatīšanos šķiedrā ārkārtīgi sarežģītu. Pat ja vispārējie optiskie zudumi ir nelieli, enerģijas pārdalīšana starp dažādiem režīmiem bieži izraisa staru kūļa spilgtuma samazināšanos, ko parasti sauc par samazinātu staru kūļa kvalitāti. Šķiedru izvadi parasti ir aprīkoti ar papildu optiskiem elementiem, piemēram, apstrādes galviņām vai skenēšanas galviņām. Būtībā šī galva nosaka staru kūļa stāvokli un virzienu, un tikai šķiedras kabeļa pārvietošana maz ietekmē staru kūļa raksturlielumus. Tomēr šķiedras locīšana viegli izraisa režīmu savienošanu, kas maina jaudas sadalījumu starp šķiedru režīmiem, ietekmējot gan staru kūļa novirzi no šķiedras, gan intensitātes sadalījuma “centroīdu” šķiedras izejā, potenciāli izraisot atbilstošu izejas staru kūļa kvalitātes pazemināšanos.
