KR101254676B1 - 고출력 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

고출력 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 방법 및 시스템

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KR101254676B1
KR101254676B1 KR1020127010042A KR20127010042A KR101254676B1 KR 101254676 B1 KR101254676 B1 KR 101254676B1 KR 1020127010042 A KR1020127010042 A KR 1020127010042A KR 20127010042 A KR20127010042 A KR 20127010042A KR 101254676 B1 KR101254676 B1 KR 101254676B1
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발렌틴 가폰트시프
유리 그라포프
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아이피지 포토닉스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 데이터 프로세서와 연계된 레이저 시스템의 광학 보호 구성요소의 상태를 감시하기 위한 방법 및 시스템이다. 일 실시예에서, 이 방법은 레이저의 처리 헤드로부터 광학 보호 구성요소를 통해 작업편 상으로 광을 안내하기 시작한다. 작업편을 통한 복귀 광은 보호 구성요소를 통해, 보호 구성요소에 인접하게 연장하는 광섬유 내로, 그리고, 그후 유연하게, 센서까지 광 신호들이 결합되게 한다. 감지된 신호들은 사용 동안 보호 구성요소의 상태를 감시할 수 있게 한다. 이 방법 및 시스템은 처리 헤드의 하류의 광학 보호 요소들과 함께 사용하도록 동작한다.

Description

고출력 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 방법 및 시스템 {METHOD AND SYSTEM FOR MONITORING OUTPUT OF HIGH POWER FIBER LASER SYSTEM}
본 발명은 광섬유 레이저 시스템들의 출력을 감시하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 보호 구성요소를 따라 연장되며, 보호 구성요소로부터의 광을, 결합된 복귀 광을 검출하여 최적의 프로파일에 대한 상태를 감시하는 디지털 센서에 결합시키는 광섬유를 제공한다.
종래, 레이저 용접/레이저 절삭 프로세스는 고출력 레이저 방사선과, 레이저 처리될 작업편의 표면 상의 용융조(melting bath)의 형성과 관련된다. 표면이 용융될 때, 액체 금속 액적(drop)들 또는 "스플래시(splash)들"이 표면을 향한 광 경로를 따라 레이저 빔을 안내하도록 구성된 집광 광학장치의 하류 구성요소들에 부딪혀서 손상을 유발하는 경향이 있다. 특히 광 경로(레이저 소스에 대하여)의 하류를 따라 위치된 "최종" 광학 요소인 보호 요소 또는 유리가 영향을 받게 된다.
보호 유리의 변형은 작업편 표면에 입사하는 레이저 빔의 유효 광 전력를 포함하는, 레이저 시스템의 다수의 인자들에 유해한 영향을 준다. 일 예는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제6,118,527호(Jurca)이다. '527 특허는 이격된 LED들의 어레이를 포함하는 복잡한 광-검출 시스템을 교시하고 있으며, 이 LED들은 보호 유리의 둘레로부터 이격되어 있고, 보호 유리를 통해 대응하는 센서들의 어레이로 추가적 광을 펄싱한다. LED들로부터 방출되고 짧은 사용 수명을 갖는 센서들에 의해 수신되는 광에 의해 보호 유리의 균열들 및 파손들이 검출된다. 보호 유리의 악화된 상태는 레이저 출력 방사선의 전력을 감소시키고 처리의 효과를 감소시킨다.
따라서, 광섬유 레이저 시스템의 광학 보호 구성요소의 상태를 감시하기 위한 개선된 방법 및 시스템이 필요하다.
개시된 방법 및 시스템은 이러한 필요성을 충족시킨다. 특히, 레이저 헤드 및 레이저 광-생성 소스의 추가적 상류의 광학 요소들을 보호하도록 구성된 광학 구성요소의 통합은 이런 광학 요소의 둘레을 따라 광섬유를 제공함으로써 실현된다. 보호 요소가 훼손되는 경우, 광섬유가 광을 수신하고 이를 판독을 위한 센서로 전달한다. 이 판독에 의존하여, 레이저 방사선 소스는 가동중단되거나 그렇지 않을 수 있다.
본 발명의 상술한 양태 및 다른 양태들, 특징들 및 장점들은 유사 번호들이 동일 요소들을 지시하고 있는 첨부 도면과 연계하여 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 명백히 알 수 있을 것이다.
본 명세서 내에 포함되어 있음
도 1은 본 발명의 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 방법의 플로우차트이다.
도 3은 제안된 발명의 양태들의 예시도이다.
도 4는 연계된 인쇄 회로 카드에 장착된 광학 밀봉 윈도우(OSW : optical sealing window)의 개략도이며, OSW 둘레에 감겨진 광섬유를 도시한다.
도 5는 OSW 및 연계된 인쇄 회로 카드를 지지하는 브래킷 보유 장치의 측면 사시도이다. OSW는 단지 예시를 위해 밀봉되지 않은 분리된 위치로 하향 경사져 있다.
도 6은 도 5에서와 같이 OSW를 지지하는 서브조립체의 측면 사시도이다.
도 7은 도 6의 단면 7-7을 따른 OSW를 지지하는 서브조립체의 단면 사시도이다.
이제 첨부 도면들에 예시된 본 발명의 다수의 실시예들을 상세히 설명한다. 가능하다면, 도면들 및 설명에서 동일 또는 유사 부분들 또는 단계들을 지시하기 위해 동일 또는 유사 참조 번호들이 사용된다. 도면들은 단순화된 형태이며, 정확한 규모는 아니다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 레이저 시스템(10)의 블록도가 도시되어 있다. 레이저 시스템(10)은 콜리메이터 및 렌즈 시스템(미도시)을 통해 OSW(18)를 향해 빔(14)을 전파하도록 빔(14)을 안내하는 레이저 처리 헤드(12)를 포함하며, OSW(18)는 역반사광 및 이물질로부터 레이저 처리 헤드(12)에 대한 손상을 방지하는 광학 보호 구성요소로서 기능한다. OSW(18)는 작업편(28)의 절삭, 용접 등을 위해 빔이 빔 하류에 있는 작업편(38)으로 진행될 때 실질적으로 왜곡 없이 빔(14)을 통과시킬 수 있는 재료로 구성된다.
따라서, 레이저 소스로부터의 광의 직접 빔은 OSW(18)를 통해 작업편(38)으로 안내됨으로써, (선택적으로) 용융조 또는 용융 영역 또는 용접부(모두 도시되어 있지 않음)를 유발한다. 이때, 작업편으로부터의 고에너지(고온) 금속 스플래시들 또는 이물질들이 OSW(18)에 도달하여 이를 훼손시켜 균열들, 이물질 축적 등을 유발한다. 열화된 OSW(18) 상에 광이 입사되는 경우, 그 일부는 산란되고 후술된 바와 같이 센서들(22)에 결합된다. 따라서, 센서들(22)에 도달하는 광은 또한 복귀 광(36)이라 지칭되며, 이는 두 개의 소스들, 즉, (a) 작업편(38)으로부터 다시 반사되는 광(40) 및 (b) 직접 입사 레이저 빔을 갖는다.
요약하면, OSW(18) 내의 물리적 열화(굴절 지수 변화들)가 존재할 수 있다. 이러한 열화는 OSW(18) 상에 손상된 영역들을 초래하며, 이는 복귀 광(36)을 산란시켜 다수의 방향들로 전파시킨다. 산란된 광의 일부는 OSW(18)의 둘레 또는 외부 에지를 향해 전파된다. 또 다른 부분은 OSW(18)로부터 상류로 전파된다.
OSW(18)의 외부 에지 또는 둘레는 임의의 편리한 형상으로 존재할 수 있다. 광섬유(16)는 적어도 부분적으로 OSW(18) 둘레를 둘러싼다. 광섬유(16)는 OSW(18)로부터 산란되어 광섬유에 결합된 복귀 광(36)을 수용하며, 복귀 광을 광섬유를 따라 광섬유의 단부들(20a, 20b)을 향해 안내하며, 그 후 광 전력를 측정하도록 동작하는 단부 센서들(추후 도시됨)로 안내한다. 선택적으로, 광섬유(16)는 말단 단부들(20a, 20b)이 동작가능하게 센서들로 라우팅되기 이전에 OSW(18)의 에지의 모든 부분을 덮을 수 있다. 광섬유(16)의 프로파일 및 OSW(18)의 에지 프로파일 양자 모두는 OSW(18)로부터 광섬유(16)로 복귀 광(36)을 결합시키는데 효과적인 임의의 동작가능한 형상 또는 표면 접촉 구조(geometry)일 수 있다. 광 안내 코팅들(미도시)은 결합을 돕기 위해 OSW(18)/광섬유(16) 연결부에 적용될 수 있다.
하우징(22)은 다수의 둘레기기들로의 전자 시스템 링크들을 수납할 수 있다. 둘레기기들은 비제한적 시스템 요건들 또는 데이터 전달 기능들에 따라서 (모니터(24), 통신 인터페이스(32) 또는 데이터 저장 장치(34) 같이) 선택적일 수 있거나 (광 센서들(26a, 26b), 정렬 블록(30) 또는 데이터 프로세서(28) 같이) 필수적일 수 있다.
정렬 블록 제어부(30)는 말단 단부들(20a 및 20b)로부터 발산되는 광을 센서들(26a 및 26b)로 안내하도록 동작한다. 센서들(26a 및 26b)로부터의 데이터는 데이터 프로세서(도시되어 있지 않지만, 일 예는 전자식으로 링크된 원격 컴퓨터 데이터 프로세서임)에서 원격식으로 또는 로컬식으로 처리될 수 있다. 전자 리포트는 리포트 포맷팅 루틴(report formatting routine)을 사용함으로써 그리고, 이런 데이터를 프린터, 모니터(24), 통신 링크(32) 또는 데이터 저장 장치(34)로 안내함으로써 판독값들에 관하여 생성될 수 있다.
광섬유(16)를 통해 광 센서들(26a)에 결합된 광은 측정 단위를 생성하기 위하여 일정 기간 동안 판독된다. 데이터 프로세서(28)는 측정 단위에 값을 할당하여 판독값을 생성하고, 이 판독값은 사전결정된, 그리고 조절가능한 원하는 프로파일 범위에 비교된다. 판독값이 프로파일 범위 외부에 있는 경우, 경보 신호가 생성된다. 경보 신호는 가청적, 전자 또는 시각적 신호 같은 임의의 종래의 방식으로 제공될 수 있다. 추가적으로, 경보는 동작의 형태일 수 있으며, 레이저 시스템(10)은 판독값이 수용가능한 프로파일 범위 외부에 있다는 것을 판정하는 경우, 이때 가동중단 동작이 이루어지고 정비 점검 또는 OSW(18) 교체가 이루어진다. 그러나, 판독값이 사전결정된 프로파일 범위 이내인 경우, 이때, 어떠한 작용도 이루어지지 않으며, 데이터가 갱신되고, 후속 판독이 대기된다.
판독값이 수용가능한 프로파일 범위 밖에 있게 하는 다수의 요인들이 존재한다. 복귀 요소들(40)로부터의 광 전력, 먼지, 손상 또는 이물질이나, 덜 무균적인 환경 또는 심지어 원자 레벨에서라도 OSW(18)의 물리적 변화들이 고출력 광 빔(14)의 무결성(integrity)에 크게 영향을 줄 수 있다. 궁극적으로, OSW(18)(즉, 피팅(pitting) 또는 화학적 파괴)의 열화는 레이저 헤드(12) 및 동작 환경에 대한 위험한 상태들 및 현저한 손상을 초래한다.
이제, 도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적 방법의 플로우차트가 도시되어 있다. 이 방법 흐름은 레이저 시스템(10)이 기계가공 루틴을 위해 동작될 때 단계 100에서 시작한다. 초기화 이후, 흐름은 단계 102로 진행하며, 여기서 광 빔은 렌즈를 통해, 그리고 그 후 광학 밀봉 윈도우(OSW)를 통해, 레이저 시스템의 처리 헤드로부터 안내된다.
작업편의 가공시, 복귀 광은 단계 104에서 OSW 상으로 안내될 수 있다. 복귀 광은 반사부 또는 스플래터(splatter) 또는 본 명세서에 설명된 다른 수단을 통해 OSW(18) 내의 결합된 복귀 광(36)을 생성한다.
OSW(18) 내의 결함들이 존재할 때, 복귀 광(36)의 일부는 OSW의 재료를 매개로 이동하고 단계 106에서 그 에지에 도달한다. 단계 106으로부터, 전체적으로 또는 부분적으로 OSW를 둘러싸는 광섬유에 의해 단계 108에서 광이 결합된다. 결합된 광은 단계 110에서 광섬유의 말단 단부들 중 하나에 도달할 때까지 광섬유의 길이를 따라 안내된다.
말단 단부에 도달하였을 때, 광은 정렬 블록 요소에 의해 광 센서들로 전달된다. 단계 112에서, 센서들은 측정 단위를 결정하기 위한 설정된 기간 동안 도달하는 광을 판독한다. 단계 112로부터, 흐름은 단계 114로 진행하고, 여기서 측정된 기간 동안 수집된 데이터에 값이 할당된다. 그 후 흐름은 단계 116으로 진행하고, 여기서 시스템 데이터 프로세서는 결정된 값을 사전결정된 프로파일 범위와 비교한다. 이 값은 단계 118에서 기록된다. 단계 116으로부터, 시스템 데이터 프로세서는 단계 120에서, 비교된 값이 적절한 프로파일 범위 내에 있는지 여부에 대하여 질의한다. 질의에 대한 응답이 "예"인 경우, 이때, 흐름은 단계 122에서 다음 판독값을 단순히 대기하며, 단계 116 이전으로 흐름에 다시 진입한다. 그러나, 단계 120에서의 질의에 대한 응답이 "아니오"인 경우, 이때, 시스템은 단계 126에서 경보를 생성한다.
경보 프롬프트의 수신시, 시스템은 단계 126에서 시스템이 가동중단되어야 하는지 여부에 대하여 질의한다. 시스템으로부터의 응답은 프로파일 범위를 위한 사전결정된 임계치들에 기초하여 결정된다. 질의에 대한 응답이 "예"인 경우, 흐름은 단계 132로 진행하고, 여기서 시스템은 동작가능한 정비를 위해 가동중단된다. 그러나, 단계 126에서 질의에 대한 응답이 "아니오"인 경우, 흐름은 단계 128로 진행하고, 여기서 경보 유형이 선택된다.
경보 유형은 청각적 경보, 시각적 경보, 널 경보(null alarm)(아무것도 발생하지 않음을 의미) 또는 보고서가 생성되는 것을 포함할 수 있는 다수의 옵션들 중으로부터 선택될 수 있다. 이들 옵션들은 시스템의 필요에 따라 개별적으로 또는 그룹으로 선택될 수 있다. 이러한 선택은 단계 130에서 프로세스가 계속되어야 하는지 또는 가동중단되어야 하는지 여부를 결정한다.
사시도인 도 3 내지 도 7은 OSW가 배치되는 환경을 예시한다. 도 3은 본 발명의 레이저 시스템(200)의 개략도이다. 시스템(200)은 보호 광학 구성요소로서 광학 밀봉 윈도우(OSW) 조립체(202)를 통과하기 이전에, 렌즈(204)를 통해 하류로 광 빔을 안내하는 처리 헤드(206)를 갖는다. 다양한 평면들에 배치될 수 있는 작업편(210)으로 빔이 안내된다. 작업편(210)에 대해 수행되는 작업 또는 기계가공 프로세스 동안, 이물질들로부터의 후방 스플래터(back splatter) 또는 광(212)은 OSW 조립체(202)의 방향으로 보내질 수 있다.
도 4는 연계된 인쇄 회로 카드(218)에 장착된 광학 밀봉 윈도우(OSW)(226)의 개략도이며, OSW(226) 둘레에 적어도 부분적으로 감겨져 있으면서 서브조립체 하우징(212) 내의 광 센서들(214 및 216)에서 단부들(230a 및 230b)이 유연하게 종단되는 광섬유(228)를 도시한다. 대안적으로, 광섬유(228)는 OSW(226)와 동일 평면에 또는 OSW(226)의 평면과 일치하지 않는 평면들에 위치된 임의의 장착부에 의해 지지될 수 있으며, 그 이유는 통상적 숙련자들에게 알려진 바와 같이 산란된 광이 반드시 단방향적인 것은 아니기 때문이다.
도 5는 OSW(226)를 지지하는 브래킷 조립체(220) 및 유연하게 연결된 인쇄 회로 카드(미도시)와 광섬유(228)의 개략도이다. 스프링 클립들(234a 및 234b)은 OSW(226)를 그 프레임(232) 내에 고정한다. OSW(226)는 그 접근성을 나타내도록 하향 경사져있다. 프레임(232)을 갖는 OSW(226)는 래치(222)를 탭(224)과 정합시킴으로써 브래킷 조립체(220)에 고정될 수 있다. 서브조립체 하우징(여기에 도시되어 있지 않음)으로부터 빠져나오는 데이터 리드(lead)들(242)은 하류 데이터 조립체(미도시)와 정합하기 위한 직립 위치로 도시되어 있다.
도 6은 레이저 헤드의 일체형 부분이거나 분리가능한 부분일 수 있는, OSW(226)를 지지하는 브래킷 조립체(220)의 개략 사시도이다. OSW(226)는 정비를 위한 그 접근성을 나타내도록 하향 경사져 있으며, 센서들(214, 216)과 광섬유(228) 사이의 가능한 유연한 연결을 예시한다. 프레임(232)은 래치(222)를 탭(224)과 정합시킴으로써 브래킷 조립체(220)에 힌지 고정된다. 스프링 클립 단부들(234a 및 234b)은 OSW(226)를 고정한다. 데이터 리드들(242)은 서브조립체 하우징(212)(미도시)으로부터 빠져나오며, 데이터 조립체(미도시)와의 정합을 위한 직립 위치로 도시되어 있다. 센서들에 광을 안내하는 광섬유(228)는 OSW(226)의 둘레 상에 위치된다.
도 6(그리고, 추후 도 7)에는 레이저 헤드를 통한 OSW(226) 상으로의 레이저 광의 광 경로를 따라 위치된 하나 이상의 반사 광 센서들(221)이 또한 도시되어 있다. 센서(221)는 임의의 종래의 레이저 센서 구성일 수 있으며, 동작 동안 밀봉된 브래킷 조립체(220) 내에서 OSW(226)로부터 복귀하는 반사 및/또는 산란 광을 취득하기 위해 OSW(226)에 대해 임의의 동작가능한 위치에 위치될 수 있다. 다수의 센서들(221)은 다양한 위치들에서 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 센서들(221)을 위한 최적의 위치는 OSW(226)에 대해 접근 영역을 경계짖는 지지 림 상에 있는 것이다.
이해할 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 센서들(221)은 도 1에 도시된 프로세스와 유사한, 시스템(10) 내의 데이터 프로세서(28) 및 관련 구성요소들에 데이터 리드들(미도시)을 통해 전송되는 반사 및/또는 산란 광의 양에 대한 신호들을 생성한다. 이 방식으로 시스템(10)은 선택적으로, 그리고 동작가능하게 센서(221)로부터의 산란 광의 값을 전술한 복귀 광의 값에 비교하며, 도 1에 도시된 프로세스와 유사한 방식으로 기록 및 선택적으로 경보를 생성하도록 사전결정된 프로파일 범위에 대한 편차를 비교한다. 이 방식으로, 시스템(10)은 선택적 제 2 센서 구성요소(221)를 포함함으로써 시스템(10)을 효율적으로 관리하기 위해 유용한 비교 측정치를 도출할 수 있다.
도 7은 도 6의 선 7-7을 따른 단면 사시도이며, 하향 경사 위치로 OSW(226)를 제공한다. 프레임(232)을 구비한 OSW(226)는 래치(222)를 탭(224)과 정합시킴으로써 브래킷 보유 장치(220)에 고정될 수 있다. 스프링 클립(234)은 단부들(234a 및 234b)을 가지며, 프레임(232) 내에 OSW(226)를 고정한다. OSW(226)는 OSW(226)의 외부 에지 아래에 배치된 탄성중합체 "O" 링(230)에 의해 그 프레임 내에서 완충된다.
본 발명은 예로서, 작업편에 인접한 광학 온도 센서 시스템을 보호하기 위해, 레이저 제조 시스템 내의 원격 센서를 위한 OSW 또는 광학 보호 구성요소로서 사용하도록 쉽게 적응될 수 있다.
청구범위에서, 수단 또는 단계와 기능의 합인 조항들은 언급된 기능을 수행하는 것으로서 본 명세서에 설명 또는 제시된 구조들 및 다른 구성들을 갖지만 기능적으로 대등한 구조들을 포함하는 것을 의도한다. 도면들을 참조로 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나를 설명하였지만, 본 발명은 이들 정확한 실시예들에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 규정된 바와 같은 본 발명의 개념 또는 범주로부터 벗어나지 않고 본 기술 분야의 숙련자들에 의해 다양한 변경들 및 적응들이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
12: 레이저 처리 헤드
14: 빔
16: 광섬유
18: 광학 밀봉 윈도우(OSW)
20a, 20b: 광섬유 단부들
22: 센서
24: 모니터
26a, 26b: 광 센서들
28: 데이터 프로세서
30: 정렬 블록
32: 통신 인터페이스
34: 데이터 저장 장치
36: 복귀 광
38: 작업편
40: 작업편으로부터의 반사광

Claims (20)

  1. 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법으로서,
    작업부위에 대면한 레이저 처리 헤드의 단부에 장착된 광학 보호 구성요소를 통하여 외부 작업부위로 전파되는 레이저 생성 광을 전송하는 단계;
    상기 광학 보호 구성요소를 통해 산란된 광의 일부를 포함하는 복귀 광을 상기 광학 보호 구성요소에 인접하게 위치된 광섬유에 결합시키는 단계;
    상기 광섬유를 따라 상기 복귀 광의 광 전력 측정치를 결정하도록 동작하는 센서로 상기 복귀 광을 안내하는 단계; 및
    상기 복귀 광의 광 전력의 결정 결과에 기초하여 상기 레이저 시스템을 동작시키는 단계를 포함하는, 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 광학 보호 구성요소의 둘레에 연속적으로 접촉하며, 상기 센서와 상기 광학 보호 구성요소 사이에서 유연하게 연장됨으로써 상기 광섬유의 변위를 가능하게 하는, 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 전력의 측정치를 데이터 프로세서로 전송하는 단계;
    상기 측정된 광 전력이 기준값을 초과할 때 상기 레이저 시스템을 가동중단시키는 메시지를 발생하도록 상기 측정치와 상기 기준값을 비교하는 단계를 더 포함하는, 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는 상기 측정된 광 전력이 상기 기준값을 초과할 때까지 계속되는, 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 광학 보호 구성요소의 둘레 및 상기 광섬유의 단부로부터 이격되어 있는, 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저 처리 헤드 내의 상기 광학 보호 구성요소의 상류에 고정된 적어도 하나의 제 2 센서에서 상기 복귀 광의 일부를 수신하는 단계; 및
    데이터 경로를 따라 상기 복귀 광의 일부를 데이터 프로세서로 안내하는 단계를 더 포함하는, 광섬유 레이저 시스템을 동작하기 위한 방법.
  8. 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템으로서,
    광 경로를 따라 직접 레이저 빔을 안내하는 레이저 처리 헤드;
    상기 레이저 빔을 수신하고 원격 작업부위로 상기 레이저 빔을 전송하며, 상기 작업부위로부터 역반사 광을 수신 및 전송하도록 상기 레이저 처리 헤드의 하류 단부에 장착된 광학 보호 구성요소;
    상기 직접 레이저 빔, 역반사 광 및 이들의 조합으로 구성된 광으로부터 선택된 복귀 광을 수신 및 안내하도록 상기 광학 보호 구성요소의 둘레에 인접하게 위치된 광섬유; 및
    상기 광섬유에 결합되어, 상기 복귀 광의 광 전력의 측정치를 결정하도록 상기 복귀 광의 일부를 수신하는 센서를 포함하는, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광섬유는 상기 광학 보호 구성요소의 둘레에 연속적으로 접촉하며, 상기 센서와 상기 광학 보호 구성요소 사이에서 유연하게 연장되는, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 시스템의 사용 동안 상기 광 전력의 측정치를 수신하기 위해 상기 센서와 통신하는 데이터 프로세서;
    상기 데이터 프로세서와 통신하는 데이터 저장 장치; 및
    상기 데이터 프로세서 내의 데이터 처리 유닛으로서, 상기 측정치에 값을 할당하여 판독값을 생성하고, 상기 데이터 저장 장치 내에 저장된 기준값과 상기 판독값을 비교하는 데이터 처리 유닛을 더 포함하고,
    상기 데이터 처리 유닛은 상기 판독값이 상기 기준값을 초과하는 경우, 상기 시스템을 가동중단시키고 상기 광학 보호 구성요소를 교체하기 위한 메시지를 발생시키도록 동작하는, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 센서는 상기 광학 보호 구성요소의 둘레로부터 이격됨으로써, 상기 센서와 상기 광학 보호 구성요소의 상대적 변위를 가능하게 하는, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 보호 구성요소의 둘레와 상기 광섬유를 연속적으로 접촉시키도록 동작하는 코팅을 더 포함하고, 상기 코팅은 상기 둘레로부터 상기 광섬유로 상기 복귀 광을 결합시키는데 효과적인, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 복귀 광은 상기 광학 보호 구성요소가 손상된 경우 상기 광학 보호 구성요소를 통한 순방향 및 역반사 광의 전파시 산란된 광을 포함하는, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 레이저 처리 헤드 내의 상기 광학 보호 구성요소의 상류에 고정된 적어도 하나의 제 2 센서를 더 포함하고, 상기 제 2 센서는 상기 복귀 광의 다른 일부을 수용하도록 구성되어 광 전력의 측정치를 결정하도록 동작하는, 광섬유 레이저 시스템의 출력을 감시하기 위한 시스템.
  15. 레이저 생성 빔을 작업부위에 안내하도록 동작하는 레이저 처리 헤드로서,
    광 경로를 따라 상기 레이저 처리 헤드의 하우징의 하류 단부에 피봇 가능하게 장착된 광학 보호 구성요소;
    상기 광학 보호 구성요소의 둘레에 인접한 광섬유로서, 상기 광 경로를 따라 작업부위로부터 역반사된 광의 적어도 일부를 포함하는 복귀 광을 수신하도록 구성된 광섬유; 및
    상기 광섬유에 광학적으로 결합되고 상기 복귀 광의 광 전력의 측정치를 결정하도록 동작하는 센서를 포함하고,
    상기 광학 보호 구성요소는 상기 복귀 광의 측정된 광 전력이 기준값을 초과하는 경우, 교체를 위해 개방 위치로 피봇식으로 변위되는, 레이저 처리 헤드.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광학 보호 구성요소를 지지하도록 구성되어, 프레임 내 폐쇄 위치와 개방 위치 사이에서 상기 광학 보호 구성요소를 피봇시키도록 상기 하우징의 하류 단부에 결합되는 브래킷을 더 포함하는, 레이저 처리 헤드.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 레이저 처리 헤드 내에서 상기 광학 보호 구성요소의 상류에 고정되어 상기 광 전력의 측정치를 결정하도록 동작하는 적어도 하나의 제 2 센서를 더 포함하는, 레이저 처리 헤드.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 폐쇄 위치로의 피봇시 상기 브래킷에 상기 프레임을 로킹(locking)하도록 동작하는 로킹 메커니즘을 더 포함하고, 상기 로킹 메커니즘은 상기 브래킷과 프레임 중 하나에 장착된 래치와 상기 프레임과 브래킷 중 다른 하나에 장착된 탭으로 구성되며, 상기 탭 및 상기 래치는 상기 폐쇄 위치에서 서로 결합하도록 구성되는, 레이저 처리 헤드.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 광학 보호 구성요소 사이에 위치되어 상기 프레임과 상기 광학 보호 구성요소의 결합시 그 사이를 완충하도록 구성되는 탄성중합체 링을 더 포함하는, 레이저 처리 헤드.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 복귀 광은 상기 광학 보호 구성요소가 손상된 경우 상기 광학 보호 구성요소를 통해 상기 레이저 생성 광 또는 상기 작업부위로부터의 역반사 광 또는 양자 모두의 전파시 산란된 광을 포함하는, 레이저 처리 헤드.
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