01 Uvod
Trenutno so razviti različni tipi sistemov za dovajanje žarka, ki v bistvu vodijo žarek od vira svetlobe do področja uporabe. V večini primerov je uporabljen vir svetlobe neka vrsta laserja, na primer pri laserski obdelavi materiala je treba izhod industrijskega laserja usmeriti na obdelovanec, tako da je izpostavljen laserju. Pri industrijski obdelavi se sistemi za dovajanje žarkov običajno uporabljajo v povezavi z robotsko tehnologijo. Običajno lasersko obdelovalno glavo na robotski roki napaja stacionarni laser. Drug pristop je namestitev dovolj kompaktnega in robustnega laserja neposredno na robotsko roko, da zmanjšate zahtevano dolžino žarka in povečate mobilnost. Prednost sistemov za dovajanje žarka je, da omogočajo namestitev laserskega vira na zaščiteno območje, ki ga je enostavno vzdrževati, namesto v bližino območja uporabe. Poleg tega premični dostavni sistemi omogočajo tudi premikanje laserskega žarka po velikem območju brez premikanja samega težkega laserja. Vendar pa lahko pri sistemih za dostavo dolgega žarka obstajajo tudi nekatere pomanjkljivosti, kot so izguba optične moči, omejitve zaradi nelinearnih učinkov ali težave s širjenjem impulza (za ultrakratke impulze).
02Free-Sistem prenosa vesoljskega žarka
Prosti{0}}prostorski izhodni žarek laserja je mogoče voditi z ogledali. Če se uporabljajo visoko{2}}kakovostna dielektrična zrcala z visoko-odbojnostjo, je mogoče obvladati izjemno visoke ravni optične moči. Tudi če je potrebnih več zrcal, je njihova hitrost prenosa (odstotek izhodne moči do vhodne moči) lahko zelo blizu 100 %. Dielektrična zrcala so učinkovita le v omejenem območju valovnih dolžin. Zato je taka oprema običajno izdelana za posebne vrste laserjev, ki so primerni za laserje Nd:YAG in Yb:YAG pri valovnih dolžinah 1064 nm in 1030 nm, vendar ne delujejo pri valovnih dolžinah 1500 nm ali 2000 nm. Vendar so na trgu na voljo zrcala za širok razpon valovnih dolžin, od ultravijoličnega (npr. laserji excimer) do vidnega območja (npr. frekvenca-podvojeni laserji Yb:YAG) in do infrardečega območja (npr. laserji CO2). Najenostavnejši sistem za prenos žarka ima fiksno pot žarka, ki na primer vključuje le enega ali dva 90-stopinjska odklona za usmeritev prvotno vodoravnega žarka navzdol na obdelovanec. Celotna pot žarka je zaprta v zrakotesen cevni sistem, na koncu katerega je laserska obdelovalna glava. Pot je mogoče spremeniti z zamenjavo tesnilnih elementov, ni pa je mogoče spreminjati med delovanjem.
Klasična rešitev za-prostorski prenos žarka je zgibna zrcalna roka, kjer je premična svetlobna pot dosežena z ogledali, integriranimi v zgibno odsevno roko. Zasnova sklepa zagotavlja, da se premika samo, ko je uporabljen minimalni navor; sicer ostane na položaju. Težo komponent je mogoče kompenzirati s protiutežmi, vzmetmi ali drugimi sredstvi, kar olajša prilagajanje položaja. Da bi dosegli nemoteno gibanje in stabilen položaj žarka ter se izognili težavam, kot sta odnašanje in vibracije, morajo biti uporabljene optomehanske naprave zelo natančne. Na koncu optičnega sistema za prenos žarka je običajno priključena optična naprava, kot so slušalke, fiksna laserska glava za obdelavo ali glava za skeniranje. Običajno je žarek usmerjen na področje nanosa, v drugih primerih pa osvetli večje ciljno območje.
03 Sistem za prenos žarkov po optičnih vlaknih Prenos po optičnih vlaknih je zelo prilagodljiva metoda za prenos laserskih žarkov. Običajno so vlakna, ki se uporabljajo za laserski prenos, inkapsulirana v zaščitne optične kable, ki vključujejo zunanji ovoj za zaščito krhkih vlaken in lahko vključujejo tudi dodatne funkcije, kot je vgrajen-sistem za nadzor kablov, ki lahko v realnem času zazna puščanje laserja zaradi nenamerne poškodbe vlakna. Kvarčno vlakno, kot najpogostejše optično stekleno vlakno, lahko oddaja svetlobno energijo z zelo nizko izgubo prenosa v določenem območju valovnih dolžin, z razdaljami prenosa več metrov ali celo več. Njegov obseg valovnih dolžin pokriva bližnje-infrardeče območje, kjer deluje večina industrijskih laserjev. Vendar pa so očitne tudi omejitve tega materiala. V aplikacijah z veliko-močjo imajo kvarčna vlakna omejene zmogljivosti prenosa v ultravijoličnem območju (kot so laserji z ekscimerjem) in daleč-infrardečem območju. Tipičen primer je, da za CO₂ laser z valovno dolžino 10600 nm trenutno skoraj ni zrelih vlaken, ki bi lahko učinkovito prenesla njegov visoko{12}}močni žarek, zato so zglobne roke pogosto uporabljena rešitev na tem področju. Večja kot je optična moč za prenos, večji mora biti premer jedra vlakna. To je delno za zmanjšanje gostote moči v jedru, da se prepreči poškodba, in delno za uskladitev z večjim proizvodom parametrov žarka (BPP), ki je običajno povezan z visoko{15}}zmogljivimi laserskimi viri. Za učinkovito spajanje laserja v vlakno potrebuje vlakno dovolj veliko numerično odprtino (NA), ki je določena z razliko lomnega količnika med jedrom in ovojom. Kombinacija velikega premera jedra in visoke NA vodi do velikega števila vodenih načinov, zaradi česar je širjenje žarka znotraj vlakna izjemno zapleteno. Tudi če je skupna optična izguba majhna, prerazporeditev energije med različnimi načini pogosto vodi do zmanjšane svetlosti žarka, kar se običajno imenuje zmanjšana kakovost žarka. Optični izhodi so običajno opremljeni z dodatnimi optičnimi elementi, kot so glave za obdelavo ali glave za skeniranje. V bistvu ta glava določa položaj in smer žarka in zgolj premikanje optičnega kabla ima majhen vpliv na značilnosti žarka. Vendar pa upogibanje vlakna zlahka povzroči sklopitev načinov, ki spremeni porazdelitev moči med načini vlaken, kar vpliva tako na odmik žarka od vlakna kot na "centroid" porazdelitve intenzivnosti na izhodu iz vlakna, kar lahko povzroči ustrezno poslabšanje kakovosti izhodnega žarka.
