מבוא לראש ריתוך של נתיב אור חיצוני בלייזר 1

מערכת ריתוך לייזרתכנון הנתיב האופטי של מערכת ריתוך הלייזר מורכב בעיקר מנתיב אופטי פנימי (בתוך הלייזר) ונתיב אופטי חיצוני:

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

הנתיב האופטי החיצוני מורכב בעיקר מכמה חלקים: סיב הולכה, ראש QBH וראש ריתוך;

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

הרכיב הנפוץ ביותר והמתוחזק ביותר מביניהם 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 לייזר QBH הוא רכיב אופטי המשמש ליישומים כגון חיתוך לייזר וריתוך. ראש ה-QBH משמש בעיקר לייצוא קרני לייזר מסיבים אופטיים לראשי ריתוך. פני הקצה של ראש ה-QBH הם התקן נתיב אופטי חיצוני שקל יחסית לפגוע בו, המורכב בעיקר מציפויים אופטיים ובלוקים של קוורץ. בלוקי הקוורץ נוטים לשבירה הנגרמת מהתנגשויות, ולציפוי הקצה יש כתמים לבנים (ציפוי עמיד בפני שריפה) וכתמים שחורים (אבק, סינטור כתמים). נזק לציפוי יחסום את פלט הלייזר, יגביר את אובדן העברת הלייזר, וגם יוביל לפיזור לא אחיד של אנרגיית נקודת הלייזר, מה שמשפיע על אפקט הריתוך.

חיבור ריתוך קולימציה ומיקוד בלייזר הוא המרכיב הקריטי ביותר בנתיב האופטי החיצוני. סוג זה של חיבור ריתוך כולל בדרך כלל עדשת קולימציה ועדשת מיקוד. תפקידה של עדשת הקולימציה הוא להמיר את האור המתפצל המועבר מהסיב לאור מקביל, ותפקידה של עדשת המיקוד הוא למקד ולרתך את האור המקביל.

לפי מבנה ראש המיקוד הקולימטיבי, ניתן לחלק אותו לארבע קטגוריות. הקטגוריה הראשונה היא מיקוד קולימטיבי טהור ללא רכיבים נוספים כגון CCD; שלושת הסוגים הבאים כוללים CCD לכיול מסלול או ניטור ריתוך, שהם נפוצים יותר. לאחר מכן, בחירת המבנה והעיצוב ייבחנו על סמך תרחישי יישום שונים, תוך התחשבות בהפרעות פיזיות מרחביות. לסיכום, מלבד מבנים מיוחדים, המראה מבוסס בעיקר על הסוג השלישי, המשמש בשילוב עם CCD. למבנה לא תהיה השפעה מיוחדת על תהליך הריתוך, בעיקר בהתחשב בנושא ההפרעות המכניות של המבנה באתר. לאחר מכן יהיו הבדלים בראש הניפוח הישר, בדרך כלל בהתבסס על תרחיש היישום. חלקם ידמו גם את שדה זרימת האוויר הביתי, ועיצובים מיוחדים יבוצעו עבור ראש הניפוח הישר כדי להבטיח את אפקט זרימת האוויר הביתי.