מבוא לראש ריתוך של נתיב אור חיצוני לייזר 1

מערכת ריתוך בלייזר: עיצוב הנתיב האופטי של מערכת ריתוך הלייזר מורכב בעיקר מנתיב אופטי פנימי (בתוך הלייזר) ומסלול אופטי חיצוני:

לתכנון נתיב האור הפנימי יש תקנים מחמירים יותר, ובדרך כלל לא יהיו בעיות באתר, בעיקר נתיב האור החיצוני;

הנתיב האופטי החיצוני מורכב בעיקר ממספר חלקים: סיב תמסורת, ראש QBH וראש ריתוך;

נתיב העברת נתיב אופטי חיצוני: לייזר, סיב שידור, ראש QBH, ראש ריתוך, נתיב אופטי מרחבי, משטח חומר;

הרכיב הנפוץ והמתוחזק ביותר ביניהם הוא ראש הריתוך. לכן, מאמר זה מסכם את מבני ראשי הריתוך הנפוצים כדי להקל על מהנדסי תעשיית הלייזר להבין את המבנה העקרוני שלהם ולהבין טוב יותר את תהליך הריתוך.

ראש QBH לייזר הוא רכיב אופטי המשמש ליישומים כגון חיתוך לייזר וריתוך. ראש ה-QBH משמש בעיקר לייצוא קרני לייזר מסיבים אופטיים לראשי ריתוך. הקצה הקצה של ראש QBH הוא התקן נתיב אופטי חיצוני שקל יחסית לנזק, המורכב בעיקר מציפויים אופטיים ובלוקי קוורץ. גושי הקוורץ נוטים להישבר כתוצאה מהתנגשויות, ולציפוי הקצה יש כתמים לבנים (ציפוי גבוה נגד אובדן צריבה) וכתמים שחורים (אבק, סינת כתמים). נזק לציפוי יחסום את פלט הלייזר, יגדיל את אובדן שידור הלייזר, וגם יוביל לפיזור לא אחיד של אנרגיית נקודת הלייזר, המשפיע על אפקט הריתוך.

מפרק ריתוך מתמקד בקולימציה בלייזר הוא המרכיב הקריטי ביותר בנתיב האופטי החיצוני. סוג זה של מפרק ריתוך כולל בדרך כלל עדשת קולימציה ועדשת מיקוד. תפקידה של עדשות קולימציה הוא להמיר את האור הנבדל המועבר מהסיב לאור מקביל, ותפקידה של עדשת המיקוד היא למקד ולרתך את האור המקביל.

על פי המבנה של ראש המיקוד הקולימטיבי, ניתן לחלק אותו לארבע קטגוריות. הקטגוריה הראשונה היא מיקוד קולימטיבי טהור ללא רכיבים נוספים כגון CCD; שלושת הסוגים הבאים כוללים כולם CCD לכיול מסלול או ניטור ריתוך, הנפוצים יותר. לאחר מכן, בחירה ועיצוב מבניים ייחשבו על סמך תרחישי יישום שונים, תוך התחשבות בהפרעות פיזיות מרחביות. אז לסיכום, מלבד מבנים מיוחדים, המראה מבוסס בעיקר על הסוג השלישי, המשמש בשילוב עם CCD. למבנה לא תהיה השפעה מיוחדת על תהליך הריתוך, בעיקר בהתחשב בסוגיית הפרעות המבנה המכאני באתר. אז יהיו הבדלים בראש הנשיפה הישר, בדרך כלל על סמך תרחיש היישום. חלקם גם ידמו את שדה זרימת האוויר הביתי, ועיצובים מיוחדים ייעשו עבור ראש הנשיפה הישר כדי להבטיח את אפקט זרימת האוויר הביתי.