光束傳輸對于激光切割過程的可靠性具有重大意義,，瑞士百超專注研發(fā)光束傳輸質(zhì)量,。“光束性能與傳輸是百超激光切割系統(tǒng)的核心要素,，”瑞士百超激光研發(fā)部負(fù)責(zé)人Roland St?ckli如是說,，“從技術(shù)角度來看,，它是我們必須掌握的技術(shù)含量最高,、最耗費(fèi)時(shí)間的工作之一,，它就是決定機(jī)床切割是否穩(wěn)定的重要因素。”

　　對于光束傳輸從其定義來看都包含什么,，各種理解不一而終,。從最廣泛的意義上來講，光束傳輸包括從諧振腔到切割頭的完整光束通道,。從更加嚴(yán)格的意義上講,，例如在技術(shù)術(shù)語中，它一般只是指諧振腔的光束輸出和切割頭的光束輸入,。很多激光切割系統(tǒng)中使用的元件都可以在市面上買到,。光束性能與傳輸部門激光物理學(xué)者Andreas Lüdi稱：“另一方面,，完整的光束傳輸概念并不存在?？梢哉f,，光束傳輸質(zhì)量是百超區(qū)別于其他競爭對手的一項(xiàng)要素。有了基于大量技術(shù)訣竅和能力的光束傳輸技術(shù),，百超有實(shí)力獨(dú)樹一幟,。”

　　光束傳輸?shù)娜蝿?wù)就是保持激光束高品質(zhì)由諧振腔傳輸?shù)角懈铑^，從而保證了切割過程的連續(xù)性,，確保了切割穩(wěn)定性和過程可靠性,。光束傳輸根據(jù)機(jī)床的尺寸可以有幾米長，它必須根據(jù)具體的要求加以構(gòu)造,，只有這樣才能有效抵消或者補(bǔ)償影響降低光束質(zhì)量的各種因素,。

　　諧振腔和光束的形成

　　光束的形成主要是靠諧振腔中的透鏡以及擴(kuò)束系統(tǒng)中的兩個遠(yuǎn)視鏡。

圖1 光束從諧振腔輸出端到包括切割頭之間傳輸

　　百超應(yīng)用飛行光路技術(shù)(圖1),，激光源是固定的,，緊貼機(jī)器，切割頭所在的切割橋既輕便又靈活,。正是由于移動架的重量較輕,，可實(shí)現(xiàn)高的加速度和高速移動。這確保了快速高效率切割,，但對光束傳輸也提出了額外的要求,。與激光束的自然屬性相稱，由諧振腔發(fā)出的光束呈腰形(圖2),。由于透鏡在移動,，產(chǎn)生的光束長度也隨之發(fā)生變化，到達(dá)工件的光束在沒有抵消措施的情況下將呈現(xiàn)不同的特征(焦距長度和橫截面),。為了彌補(bǔ)這個不足,，利用遠(yuǎn)視鏡將光束放大,。這確保了光束橫截面保持基本的連續(xù)性,，即在事實(shí)上保持其不因長度改變而有所變化。使到達(dá)切割臺任意點(diǎn)的光束始終保持一致,。

圖2 激光束覆蓋整個切割范圍

 　　與其重要性相符,，光束在光束傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)正確成形。下一個決定性的階段是使高品質(zhì)光束傳輸?shù)竭_(dá)切割頭,。這個過程可在防護(hù)罩中完成,。

　　防護(hù)罩和光束傳輸通道

　　擴(kuò)束和偏振作用之后，光束必須得到充分保護(hù),，以便在到達(dá)切割臺時(shí)保持其特征,。百超的激光傳輸是在帶防護(hù)罩的光束通道中完成的,。這個裝置非常復(fù)雜，它必須滿足質(zhì)量方面的許多需求：首先它不能是易燃的,，必須是完全密封的,，須有一定的使用壽命，不能透氣,。密封,，這就意味著它必須不透塵、不透水,、不透氣,。開發(fā)團(tuán)隊(duì)更傾向于防護(hù)罩是真空的，因?yàn)檫@樣的話,，光束就可以以最小的干擾傳輸,。由于在技術(shù)上這樣做是行不通的，所以百超利用純凈空氣（即幾乎沒有濕度的空氣）保護(hù)光束通道,，濕氣和塵垢一樣具有類似的負(fù)面作用,，可改變光束的橫截面和光束特征，另外一個關(guān)鍵參數(shù)是CO2含量,。為了防止上面所提及的類似雜質(zhì)進(jìn)入周圍的空氣,，防護(hù)罩要保持一定的壓力。

　　BySpeed激光切割機(jī),，切割頭以169m/min的速度移動,，在空氣動力學(xué)中會出現(xiàn)巨大的差異。這時(shí)候會出現(xiàn)一定的風(fēng)險(xiǎn),，光束通道中的某些點(diǎn)上會有負(fù)壓力而不是所希望的正壓力,。在這些點(diǎn)上潛在地存在著污染的危險(xiǎn)。所面臨的挑戰(zhàn)是通過利用精確測量的動態(tài)光束傳輸,、防護(hù)罩交換器和靈活的通道避免出現(xiàn)類似的情況,。所有這些措施都確保了聚焦及精確的光束到達(dá)切割臺，而不是分散的光束,。

　　切割頭和光束聚焦

　　光束傳輸?shù)慕K點(diǎn)是切割頭,。切割頭的聚焦光學(xué)元件可以確保切割工件的激光具有高強(qiáng)度和高度集中。由于適應(yīng)性光學(xué)元件和可調(diào)整透鏡的存在,，焦點(diǎn)的位置也可以改變,，由于材料的密度、特征以及所使用的切割氣不同,，需要有不同的焦點(diǎn)位置,。切割頭構(gòu)造的最主要挑戰(zhàn)是開發(fā)出耐用度最強(qiáng)重量最輕的切割頭，要能夠經(jīng)受住切割過程中產(chǎn)生的重壓以及張力。另一方面,，切割頭應(yīng)該便于使用,，容易更換，有盡可能多的功能,。

　　“只有所有的部件都完美地配合時(shí),，才有可能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化，光束傳輸環(huán)節(jié)越來越被重視,。”Roland St?ckli贊同地表示,。只考慮光束傳輸中的某一點(diǎn)而忽略其他部件是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,，百超在整個鏈條上仍然繼續(xù)做著深入開發(fā)的工作,，目標(biāo)就是為客戶進(jìn)一步提高過程的可靠性以及進(jìn)一步提高生產(chǎn)力。任何想把系統(tǒng)推至完美使速度達(dá)到極限的人都必須確保所有的核心部件（諸如光束傳輸?shù)龋┒家愿哂跇?biāo)準(zhǔn)要求,。