多年來，“bazooka（火箭筒）”在EWI的許多激光焊接項(xiàng)目中提供了穩(wěn)定的焊接性能，甚至包括那些需要15kW功率的應(yīng)用。其完成的16mm的激光深熔焊接具有良好的焊縫剖面。但是當(dāng)EWI被要求在10mm厚的航天合金上，進(jìn)行11道零缺陷的3.6m長焊縫的焊接時(shí)，這種聚焦光學(xué)組件終于遇到了難題。在解決這一問題的研究過程中，我們進(jìn)行了一些較短的0.6m長焊縫的焊接，并且觀察到了離焦的發(fā)生。盡管清洗“bazooka火箭筒”光學(xué)組件能夠解決這一問題，但是在全長（3.6m）面板上制作出不良焊縫的風(fēng)險(xiǎn)仍然太高。因此該項(xiàng)目需要一個(gè)新的聚焦光學(xué)解決方案才能繼續(xù)進(jìn)行。這種解決方案的目標(biāo)很簡單——消除所有傳輸聚焦光學(xué)組件。但有一個(gè)很明顯的問題是，這樣不保護(hù)精細(xì)的激光光纖端。最終采用了現(xiàn)在這種具有專利的解決方案，即用兩個(gè)聚焦反射鏡與氣動窗口連接在一起來保護(hù)光纖端(圖3)。該結(jié)構(gòu)中的每個(gè)反射鏡都是金剛石切削的不對稱非球面形狀，由II-VI公司專門針對EWI的要求而生產(chǎn)。接收較高激光功率密度的第一面反射鏡具有高反射率鍍膜，并產(chǎn)生光纖端面的1：1成像。氣動窗口的中間對準(zhǔn)了這個(gè)第一幅圖像。在氣動窗口靠近光纖這面的腔內(nèi)引入潔凈的氣體，從而產(chǎn)生高速、共線的氣流來防止任何污染物進(jìn)入這一區(qū)域。

圖3：氣動窗口聚焦光學(xué)組件。

　　在經(jīng)過氣動窗口后，光束向第二面不對稱聚焦鏡擴(kuò)展，在工作面上產(chǎn)生了第二幅光纖端的放大圖像。第二面反射鏡和工作面之間的長距離（350-500mm）使得有充足的機(jī)會來借助氣刀排除污染物，并且在這個(gè)未鍍膜的銅反射鏡上的大尺寸光斑對其吸收或表面圖像幾乎不構(gòu)成威脅。該反射聚焦光學(xué)組件的光束參數(shù)乘積小于7 mm-mrad（200μm的光纖），熱移位大約為0.1 mm/kW。

圖4：第二代氣動窗口反射聚焦光學(xué)組件。

　　這個(gè)反射聚焦光學(xué)組件（ 名為“beast野獸”）能成功滿足客戶的需求，在10mm厚的對接焊板上完成11道3.6m長的焊縫，并且所有焊縫的質(zhì)量規(guī)格都符合要求。從開始的第一個(gè)面板到末尾的最后一個(gè)面板，焊縫的形狀沒有變化。并且，在這些13 kW、將近2分鐘時(shí)長的焊接過程中不需要進(jìn)行任何反射鏡清洗。第二面反射鏡會受到一些飛濺（在所有焊接開始時(shí)），但這些并不會影響焊接性能。換句話說，這個(gè)聚焦光學(xué)組件能滿足其所有設(shè)計(jì)和性能目標(biāo)，客戶也能得到所要求的面板。

　　不過， 盡管獲得了成功， 但是“beast野獸”仍有一些揮之不去的問題。首先是其外形和聚焦方向不太合適。其次，安裝第二面反射鏡所需的對準(zhǔn)精度在工業(yè)上還不能接受。最后，對于預(yù)期中會進(jìn)一步升高的激光功率水平來說，水冷反射鏡安裝方案還不能滿足未來的需求。因此，我們就這個(gè)擁有專利的解決方案推出了改進(jìn)的版本。(很明顯，改進(jìn)的版本不會被稱為“son-of-beast”。)