01 Sissejuhatus
Praegu on välja töötatud erinevat tüüpi kiirte edastamise süsteeme, mis sisuliselt suunavad kiire valgusallikast rakendusalale. Enamasti kasutatakse valgusallikaks mingit tüüpi laserit, näiteks lasermaterjalide töötlemisel on vaja suunata tööstusliku laseri väljund toorikule nii, et see puutuks kokku laseriga. Tööstuslikus töötlemises kasutatakse kiirte edastamise süsteeme tavaliselt koos robottehnoloogiaga. Tavaliselt toidetakse robotkäe lasertöötluspead statsionaarse laseriga. Teine lähenemisviis on paigaldada piisavalt kompaktne ja vastupidav laser otse robotkäe külge, et minimeerida vajaliku kiirte tee pikkus ja maksimeerida liikuvust. Kiiredastussüsteemide eeliseks on see, et need võimaldavad laserallika paigutamist pigem kaitstud ja kergesti hooldatavasse piirkonda, mitte rakendusala lähedusse. Lisaks võimaldavad teisaldatavad edastussüsteemid liigutada laserkiirt suurel alal ilma rasket laserit ennast liigutamata. Pika kiire edastamise süsteemide puhul võib aga esineda ka mõningaid puudusi, nagu optilise võimsuse kadu, mittelineaarsetest efektidest tulenevad piirangud või impulsi laiendamise probleemid (ülilühikeste impulsside puhul).
02Free{1}}Space Beam ülekandesüsteem
Laseri vaba{0}}ruumi väljundkiirt saab juhtida peeglite abil. Kvaliteetsete, suure-peegeldusvõimega dielektriliste peeglite kasutamisel on võimalik toime tulla ülikõrge optilise võimsusega. Isegi kui vaja on mitut peeglit, võib nende edastuskiirus (väljundvõimsuse protsent sisendvõimsusest) olla 100% lähedal. Dielektrilised peeglid on efektiivsed ainult piiratud lainepikkuste vahemikus. Seetõttu toodetakse selliseid seadmeid tavaliselt teatud tüüpi laserite jaoks, mis sobivad Nd:YAG ja Yb:YAG laseritele lainepikkustel 1064nm ja 1030nm, kuid ei tööta lainepikkustel 1500nm või 2000nm. Siiski on turul saadaval peeglid laia lainepikkuste vahemiku jaoks, alates ultraviolettkiirgusest (nt eksimerlaserid), kuni nähtava ulatuseni (nt sagedus{17}}topelt Yb:YAG laserid) ja infrapunakiirguse ulatuseni (nt CO2 laserid). Lihtsaim kiire ülekandesüsteem on fikseeritud kiire teekonnaga, mis hõlmab näiteks ainult ühte või kahte 90-kraadist läbipainde, et suunata algselt horisontaalne kiir toorikule alla. Kogu kiire tee on suletud õhukindlasse torusüsteemi, mille lõpus on lasertöötluspea. Teed saab muuta tihenduselementide asendamisega, kuid seda ei saa töö ajal muuta.
Klassikaline vaba{0}}ruumikiire ülekandelahendus on hingedega peegelvars, kus liigutatav valgustee saavutatakse hingedega peegeldavasse hooba integreeritud peeglite kaudu. Ühenduse konstruktsioon tagab, et see liigub ainult siis, kui rakendatakse minimaalset pöördemomenti; vastasel juhul jääb see oma kohale. Komponentide kaalu saab kompenseerida vastukaalude, vedrude või muude vahenditega, mis muudab asendi reguleerimise lihtsamaks. Sujuva liikumise ja stabiilse kiire asendi saavutamiseks, vältides selliseid probleeme nagu triiv ja vibratsioon, peavad kasutatavad optomehaanilised seadmed olema väga täpsed. Kiiredastussüsteemi lõpus on tavaliselt ühendatud optiline seade, näiteks peakomplekt, fikseeritud lasertöötluspea või skaneerimispea. Tavaliselt on kiir fokusseeritud rakendusalale, teistel juhtudel aga valgustab see suuremat sihtala.
03 Fiber Optic Beam Transmission System Fiiberoptiline edastus on väga paindlik meetod laserkiirte edastamiseks. Tavaliselt on laseredastuseks kasutatavad kiud kapseldatud kaitsvatesse optilistesse kaablitesse, millel on habraste kiudude kaitsmiseks välimine kest ja mis võivad sisaldada ka lisafunktsioone, nagu sisseehitatud-kaabliseiresüsteem, mis suudab reaalajas tuvastada laseri lekke juhusliku kiukahjustuse tõttu. Kvartskiud kui kõige levinum optiline klaaskiud suudab edastada valgusenergiat väga väikese ülekandekaoga teatud lainepikkuste vahemikus, ülekandekaugusega mitu meetrit või isegi kaugemal. Selle lainepikkuste vahemik katab lähi-infrapunapiirkonna, kus töötab enamik tööstuslikke lasereid. Kuid selle materjali piirangud on samuti ilmsed. Suure võimsusega-rakendustes on kvartskiududel piiratud ülekandevõime ultraviolettkiirguse (nt eksimerlaserid) ja infrapunakiirguse kaugemal{9}}alal. Tüüpiline näide on see, et 10 600 nm lainepikkusega CO₂-laseri puhul pole praegu peaaegu ühtegi küpset kiudu, mis suudaks selle suure võimsusega kiirt tõhusalt edastada, ja selles valdkonnas on tavaliselt kasutatav lahendus liigendõladele. Mida suurem on edastatav optiline võimsus, seda suurem peab olema kiu südamiku läbimõõt. Selle eesmärk on osaliselt vähendada võimsustihedust südamikus, et vältida kahjustusi, ja osaliselt sobitada suurema kiire parameetri produktiga (BPP), mida tavaliselt seostatakse suure võimsusega laserallikatega. Laseri tõhusaks sidumiseks kiuga vajab kiud piisavalt suurt numbrilist ava (NA), mille määrab südamiku ja katte murdumisnäitaja erinevus. Südamiku suure läbimõõdu ja kõrge NA kombinatsioon toob kaasa suure hulga juhitud režiime, muutes kiire levimise kiu sees äärmiselt keeruliseks. Isegi kui üldine optiline kadu on väike, põhjustab energia ümberjaotumine erinevate režiimide vahel sageli kiire heleduse vähenemist, mida tavaliselt nimetatakse kiire kvaliteedi languseks. Kiudväljundid on tavaliselt varustatud täiendavate optiliste elementidega, nagu töötlemispead või skaneerimispead. Põhimõtteliselt määrab see pea kiire asukoha ja suuna ning ainuüksi kiudkaabli liigutamine mõjutab tala omadusi vähe. Kuid kiu painutamine põhjustab kergesti režiimide sidumist, mis muudab võimsuse jaotust kiurežiimide vahel, mõjutades nii kiu lahknemist kiust kui ka intensiivsuse jaotuse keskpunkti kiu väljundis, mis võib viia väljundkiire kvaliteedi vastava languseni.
