01Pendahuluan
Berbagai jenis sistem pengiriman sinar saat ini telah dikembangkan, yang pada dasarnya memandu sinar dari sumber cahaya ke area aplikasi. Dalam kebanyakan kasus, sumber cahaya yang digunakan adalah beberapa jenis laser, misalnya dalam pemrosesan bahan laser, keluaran laser industri perlu diarahkan ke benda kerja agar terkena laser. Dalam pengolahan industri, sistem pengiriman sinar biasanya digunakan bersamaan dengan teknologi robotik. Biasanya, kepala pemrosesan laser pada lengan robot disuplai oleh laser stasioner. Pendekatan lain adalah dengan memasang laser yang cukup kompak dan kuat langsung pada lengan robot untuk meminimalkan panjang jalur sinar yang diperlukan dan memaksimalkan mobilitas. Keuntungan sistem pengiriman sinar adalah memungkinkan sumber laser ditempatkan di area yang terlindungi dan mudah dirawat, bukan di dekat area aplikasi. Selain itu, sistem pengiriman bergerak juga memungkinkan sinar laser dipindahkan ke area yang luas tanpa menggerakkan laser berat itu sendiri. Namun, untuk sistem pengiriman sinar panjang, mungkin juga terdapat beberapa kelemahan, seperti kehilangan daya optik, keterbatasan karena efek nonlinier, atau masalah pelebaran pulsa (untuk pulsa ultrashort).
02Gratis-Sistem Transmisi Sinar Luar Angkasa
Pancaran-keluaran ruang bebas dari laser dapat dipandu menggunakan cermin. Jika cermin dielektrik-berkualitas dan-reflektifitas tinggi digunakan, tingkat daya optik yang sangat tinggi dapat ditangani. Bahkan ketika beberapa cermin diperlukan, laju transmisinya (persentase daya keluaran terhadap daya masukan) bisa mendekati 100%. Cermin dielektrik hanya efektif dalam rentang panjang gelombang terbatas. Oleh karena itu, peralatan tersebut biasanya diproduksi untuk jenis laser tertentu, cocok untuk laser Nd:YAG dan Yb:YAG pada panjang gelombang 1064nm dan 1030nm, namun tidak dapat dioperasikan pada panjang gelombang 1500nm atau 2000nm. Namun, cermin tersedia di pasaran untuk rentang panjang gelombang yang luas, mulai dari ultraviolet (misalnya, laser excimer), hingga rentang cahaya tampak (misalnya, frekuensi-laser Yb:YAG dua kali lipat), dan hingga rentang inframerah (misalnya, laser CO2). Sistem transmisi sinar yang paling sederhana memiliki jalur sinar yang tetap, misalnya hanya melibatkan satu atau dua defleksi 90 derajat untuk mengarahkan sinar horizontal semula ke bawah menuju benda kerja. Seluruh jalur pancaran sinar ditutup dalam sistem saluran kedap udara, yang pada ujungnya terdapat kepala pemrosesan laser. Jalur dapat dimodifikasi dengan mengganti elemen penyekat, namun tidak dapat diubah selama pengoperasian.
Solusi transmisi pancaran ruang-bebas klasik adalah lengan cermin berengsel, di mana jalur cahaya yang dapat digerakkan dicapai melalui cermin yang terintegrasi ke dalam lengan reflektif berengsel. Desain sambungan memastikan bahwa sambungan hanya bergerak ketika torsi minimum diterapkan; jika tidak, ia tetap pada posisinya. Berat komponen dapat diimbangi dengan beban penyeimbang, pegas, atau cara lain, sehingga memudahkan penyesuaian posisi. Untuk mencapai pergerakan yang mulus dan posisi sinar yang stabil, serta menghindari masalah seperti penyimpangan dan getaran, perangkat optomekanis yang digunakan harus sangat presisi. Di ujung sistem optik transmisi sinar, perangkat optik biasanya dihubungkan, seperti headset, kepala pemrosesan laser tetap, atau kepala pemindai. Biasanya, sinar difokuskan pada area aplikasi, sementara dalam kasus lain sinar tersebut menerangi area target yang lebih besar.
03 Sistem Transmisi Sinar Serat Optik Transmisi serat optik adalah metode yang sangat fleksibel untuk menghantarkan sinar laser. Biasanya, serat yang digunakan untuk transmisi laser dikemas dalam kabel optik pelindung yang mencakup selubung luar untuk melindungi serat yang rapuh dan juga dapat mengintegrasikan fitur tambahan, seperti sistem pemantauan kabel bawaan yang dapat mendeteksi kebocoran laser akibat kerusakan serat yang tidak disengaja secara real-time. Serat kuarsa, sebagai serat kaca optik yang paling umum, dapat menghantarkan energi cahaya dengan kehilangan transmisi yang sangat rendah pada rentang panjang gelombang tertentu, dengan jarak transmisi beberapa meter atau bahkan lebih jauh. Rentang panjang gelombangnya mencakup-wilayah inframerah dekat tempat sebagian besar laser industri beroperasi. Namun keterbatasan materi ini juga terlihat jelas. Dalam-aplikasi berdaya tinggi, serat kuarsa memiliki kemampuan transmisi terbatas dalam rentang ultraviolet (seperti laser excimer) dan rentang-inframerah jauh. Contoh umumnya adalah untuk laser CO₂ dengan panjang gelombang 10600 nm, saat ini hampir tidak ada serat matang yang mampu mentransmisikan sinar berkekuatan tinggi secara efektif, dan lengan artikulasi adalah solusi yang umum digunakan dalam bidang ini. Semakin tinggi daya optik yang akan ditransmisikan, semakin besar pula diameter inti serat yang dibutuhkan. Hal ini sebagian dilakukan untuk mengurangi kepadatan daya di dalam inti guna mencegah kerusakan dan sebagian lagi untuk menyesuaikan produk parameter sinar (BPP) yang lebih besar yang biasanya dikaitkan dengan sumber laser berdaya tinggi. Untuk memasangkan laser ke dalam serat secara efektif, serat memerlukan bukaan numerik (NA) yang cukup besar, yang ditentukan oleh perbedaan indeks bias antara inti dan kelongsong. Kombinasi diameter inti yang besar dan NA yang tinggi menghasilkan sejumlah besar mode terpandu, membuat perambatan berkas dalam serat menjadi sangat kompleks. Meskipun kehilangan optik secara keseluruhan kecil, redistribusi energi di antara mode yang berbeda sering kali menyebabkan penurunan kecerahan sinar, yang biasa disebut sebagai penurunan kualitas sinar. Output serat biasanya dilengkapi dengan elemen optik tambahan, seperti kepala pemrosesan atau kepala pemindai. Pada dasarnya, head ini menentukan posisi dan arah pancaran, dan hanya dengan menggerakkan kabel fiber saja tidak banyak berdampak pada karakteristik pancaran. Namun, pembengkokan serat dengan mudah menyebabkan penggandengan mode, yang mengubah distribusi daya di antara mode serat, memengaruhi divergensi berkas dari serat dan 'pusat massa' distribusi intensitas pada keluaran serat, yang berpotensi menyebabkan penurunan kualitas berkas keluaran.
