DD287890A5 - Vorrichtung zum ineinanderfuehren und fokussieren von laserstrahlen - Google Patents

Vorrichtung zum ineinanderfuehren und fokussieren von laserstrahlen Download PDF

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DD287890A5
DD287890A5 DD33269789A DD33269789A DD287890A5 DD 287890 A5 DD287890 A5 DD 287890A5 DD 33269789 A DD33269789 A DD 33269789A DD 33269789 A DD33269789 A DD 33269789A DD 287890 A5 DD287890 A5 DD 287890A5
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Guenter Reisse
Horst Exner
Gerhard Zscherpe
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Ingenieurhochschule Mittweida,De
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ineinanderfuehren und Fokussieren von Laserstrahlen. Die Vorrichtung zum Ineinanderfuehren und Fokussieren von Laserstrahlen dient insbesondere der abtragenden, fuegenden und formgebenden Bearbeitung von metallischen und keramischen Werkstoffen sowie der Modifizierung der Eigenschaften von leitenden, halbleitenden und isolierenden Werkstoffen. Die Basis bildet ein einheitliches Baukastenprinzip, das ausschlieszlich aus reflexionsoptischen, gut kuehlbaren Bauteilen besteht. Die Vorrichtung gestattet das Ineinanderfuehren und wahlweise voneinander unabhaengige Aufweiten und Fokussieren von Laserstrahlen. Dabei besitzt diese Loesung keine wesentlich groeszeren Abmessungen als entsprechende transmissionsoptische Systeme.{Laserstrahl; Laserstrahlineinanderfuehrung; Laserstrahlfokussierung; Laserstrahlaufweitung; Lasermaterialbearbeitungsverfahren; Modifizierung von Eigenschaften; reflexionsoptisches Bauteil}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung ist anwendbar auf den Gebieten der Technik, die Laserstrahlen für die abtragende, fügende und formgebende Bearbeitung sowie für die Modifizierung der Eigenschaften von leitenden, halbleitenden und isolierenden Werkstoffen verwenden. Dazu gehören insbesondere Lasermaterialbearbeitungsverfahren, die den Einsatz von Laserstrahlen hoher Leistung erfordern, wie beispielsweise das Schneiden, Schweißen und Bohren metallischer und keramischer Werkstücke, das Oberflächenhärten von Eisenwerkstoffen und die laserstrahlinduzierte Modifizierung von Keramikwerkstoffen.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Es sind bereits Vorrichtungen zum Ineinanderfüllen und Fokussieren von Laserstrahlen bekannt. Zum Aufweiten und Fokussieren von Laserstrahlen werden gegenwärtig vorwiegend transmissionsoptische Systeme verwendet. Infolge des relativ hohen Absorptionsgrades der eingesetzten Festkörpermaterialien, insbesondere für langwellige Infrarotstrahlung, treten dabei durch Absorption Strahlverluste in den transmissionsoptischen Systemen auf, die für den Lasermaterialbearbeitungsprozeß nicht mehr zur Verfügung stehen und durch Erwärmung der Transmissionsoptiken deren optische Parameter verändern. Die bei der Reflexion an Festkörperoberflächen entstehenden Strahlverluste sind dagegen, insbesondere für langwellige Infrarotstrahlung, wesentlich geringer. Aus diesem Grunde ist es von Vorteil, zum Aufweiten und Fokussieren von Laserstrahlen reflexionsoptische Systemezu verwenden, deren optischer Parameter aufgrund der besseren Kühlbarkeit auch leichter konstant gehalten werden können als die optischen F'arameter von transmissionsoptischen Baugruppen. Reflexionsoptische Systeme zum Aufweiten und Fokussieren von Photonenstrahlen und optische Systeme zum Ineinanderführen von Laserstrahlen sind zum Beispiel in den folgenden Patentschriften offenbart worden:
In den Patentschriften EP B23K26/060087403, EP G02 Β27/Ί80108618, DE G02 B17/022558923, DE G02 B17/18203S369, DE G 02B17/003313708, DE G02 B17/003504366 A1 und DE B 23 K26/002813642 werden beispielsweise rotationssymmetrische Spiegelsysteme beschrieben, die klassische Lichtstrahlen thermischer Strahlungsquelle oder Laserstrahlung an einem kegelförmigen Spiegel mit gerader, konvexer oder konkaver Oberflächenkontur oder ar. einem konvex ausgebildeten Spiegel radialsymmetrisch reflektieren und mit Hilfe von kegelstumpfmantelförmigen Spiegeln mit gerader oder konkaver Oberflächenstruktur in einen zylindermantelförmigen Strahl umwandeln oder als kegelmantelförmigen Strahl fokussieren; in der Patentschrift EP G 02 B 27/180108618 ist die Fokussierung des Strahles zu einer Linie offenbart. Bei der in der Patentschrift EP G02 B27/140144611 A1 beschriebenen Anordnung wird das einfallende parallele Strahlenbündel mit Hilfe eines Spiegels, der aus einer Vielzahl von kreisringförmigen, ineinander angeordneten Elementen mit dreieckigem Querschnitt besteht, radialsymmetrisch reflektiert und mit Hilfe eines kegelstumpfmantelförmigen Spiegels fokussiert. In der Patentschrift DE B 23 K26/00 2908195 ist die Aufspaltung und radialsymmetrische Reflexion des in die Anordnung einfallenden parallelen Strahlenbündels in eine Vielzahl von Teilstrahlen und deren Zusammenführung offenbart.
Der Nachteil dieser bekannten optischen Systeme bestehtdarin, daß der austretende Laserstrahl ein ringförmiges Intensitfltsprofil besitzt, wodurch die Lasermaterialbearbeitung bei Verwendung dieser fokussierenden Optiken nur im Fokus des Laserstrahles möglich ist und die beim Einsatz von Transmissionsoptiken übliche Defokussierung des Laserstrahles zur Verringerung seiner Leistungsfiußdichte und Vergrößerung seines Brennfleckdurchmessers auf der Werkstückoberfläche nicht angewendet werden kann.
In der Patentschrift DE G01B17/022258923 ist des weiteren ein reflexionsoptisches System beschrieben, das eine Parallelausrichtung oder Fokussierung der von klassischen punktförmlgen Lichtquellen emittierten divergierenden Strahlen dadurch ermöglicht, daß der einfallende divergierende Strahl nach der rotationssymmetrischen Reflexion an einem kegelförmigen Spiegel mit konvexer Oberflachenkontur von einem zylinderförmigen Spiegel mit konvexer Oberflächenkontur auf einen dem ersten kegelförmigen Spiegel entgegengesetzt gerichteten kegelförmigen Spiegel mit konkaver OberflächenkoQtur gerichtet und von diesem als paralleler Strahl reflektiert oder fokussiert wird. Das in der Patentschrift DE G 02 B17/0820369B 2 offenbarte gleichartige optische System besitzt anstelle der kegelförmigen Spiegel entgegengesetzt gerichtete konvexe Spiegel.
Zur Erzielung möglichst kleiner Fokusdurchmesser ist es oft erforderlich, den Laserstrahl vor der Fokussierung entsprechend aufzuweiten. Eine Aufweitung des Laserstrahles mit Hilfe eines reflexionsoptischen Systems aus entsprechend angeordneten konvexen, konkaven und zwei planen reflektierenden Spiegeln ist in der Patentschrift EP G 02 B17/00 0096193 beschrieben. Diese Anordnung benötigt jedoch einen im Vergleich zu Transmissionsoptiken relativ großen Bauraum und wird nicht gleichzeitig für die Fokussierung des Laserstrahles eingesetzt.
Für einige Anwendungen von Laserstrahlen auf dem Gebiet der Lasermaterialbearbeitung ist es erforderlich, daß zwei Laserstrahlen mit wahlweise unterschiedlicher Wellenlänge und wahlweise im fokussierten oder nichtfokussierten Zustand gleichzeitig auf die Werkstückoberfläche auftreffen. Derartige Verfahrensvarianten wurden zum Beispiel in den Patentschriften DD B23K26/06229332 und DD B23K26/00^31522 A1 offenbart.
In den bekannten Vorrichtungen zur Ineinanderführung und gleichzeitigen Fokussierung eines oder beider Teillaserstrahlen werden vorwiegend sowohl reflexionsoptische als auch transmissionsoptische Bauelemente verwendet. In der Patentschrift DE G02B27/10OS33C0381 werden Lichtbündel mit Hilfe geeigneter, transmittierender Prismen inseinandergoführt und durch nachgeschaltete Transmissionsoptiken gleichzeitig fokussiert. Diese Vorrichtung besitzt die Nachteile transmissionsoptischer Bauelemente. Bei den in der Patentschrift DD B23K26/00251097 A1 offenbarten Vorrichtungsvarianten erfolgt die Ineinanderführung von zwei Laserstrahlen durch die Fokussierung eines Laserstrahles in eine Öffnung des Umlenkspiegels für den zweiten Laserstrahl und die Fokussierung jeweils eines der beiden Strahlen mit Hilfe von Transmissionsoptiken oder der als Reflexionsoptiken ausgebildeten Umlenkspiegel. Diese Vorrichtungen gestatten nicht die gleichzeitige und voneinander unabhängige Aufweitung, Fokussierung oder Defokussierung beider Laserstrahlen.
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel d'.:r Erfindung, die Mängel der bekannten technischen Lösungen zu vermeiden, und zylindeiförmige Laserstrahlen mit vorzugsweise gaußförmiger Leistungsflußdichteverteilung ineinanderzufügen und wahlweise unabhängig voneinander aufzuweiten und zu fokussieren.
Darlegung des Wesens der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es. Vorrichtungen zu entwickeln, die nach einem einheitlichen Baukastenprinzip realisierbar sind, ausschließlich aus reflexionsoptischen, gut kühlbaren Bauteilen bestehen und das Ineinanderführ&n und wahlweise voneinander unabhängige Aufweiten und Fokussieren von Laserstrahlen gestatten.
Die Ursachen der Mängel der bekannten technischen Lösungen bestehen darin, daC, transmissionsoptische Bauteile nur für einen speziellen Wellenlängenbereich der Laserstrahlung eine geringe Strahlungsaosorption besitzen, daß die optischen Parameter dieser Bauelemente durch die Ausdehnung infolge der Restabsorption triften und daß auch keine reflexionsoptischen Vorrichtungen bekannt sind, die eine voneinander unabhängige Aufweitung und/oder Fokussierung von ineinandergeführten Laserstrahlen ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung von teilweise bekannten planen, konvexen und rotationssymmetrischen, reflexionsoptischen Bauteilen, die hochreflektierende Spiegelflächen für die jeweilige eingestrahlte Laserwellenlänge besitzen, dadurch gelöst, daß zunächst ein erster und ein zweiter Laserstrahl mit vorwiegend gaußförmiger Leistungsflußdichteverteilung und wahlweise verschiedenen Photonenwellenlängen nach der Reflexion des senkrecht oder unter einem vorgegebenen Winkel zur optischen Achse der Vorrichtung eingestrahlten zweiten Laserstrahles an einem zur optischen Achse der Vorrichtung unter einem vorgegebenen Winkel geneigten, die Symmetrieachse des ersten Laserstrahles mit der optischen Achse der Vorrichtung zusammenführenden, planen Einkoppelspiegel und der Einstrahlung des ersten Laserstrahles parallel zur optischen Achse der Vorrichtung in bekannter Weise von einem wahlweise für den zweiten Laserstrahl nach und einem für den ersten Laserstrahl vor dem Finkoppelspiegel angeordneten kegelförmigen Spiegel mit gerader oder konvexer Oberflächenkontur radialsymmetrisch zur Symmetrieachse der Spiegel, die vorzugsweise mit der optischen Achse der Vorrichtung übereinstimmt, reflektiert und zu scheibenförmigen oder kegelmantelförmigen Laserstrahlen mit gleicher oder sich in Ausbreitungsrichtung vergrößernder Wanddicke geformt werden. Bei konvexer Oberflächenkontur des jeweiligen kegelförmigen Spiegels entsteht somit ein divergierender Laserstrahl.
Die von den kegelförmigen Spiegeln reflektierten Laserstrahlen werden danach mit Hilfe von mehreren nacheinander angeordneten kegelstumpfmantelförmig ausgebildeten Spiegeln, deren Symmetrieachse mit der Symmetrieachse des zugehörigen kegelförmigen Spiegels übereinstimmt, deren Oberflächenkontur rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse gerade, konkav oder konvex gestaltet ist und die relativ zueinander und zu den kegelförmigen Spiegeln wahlweise parallel zur optischen Achse der Vorrichtung vorschiebbar angeordnet sind unabhängig voneinander zu rotationssymmetrischen ineinandergeführten Laserstrahlen geformt. Die so ineinandergeführten Laserstrahlen können dabei abschnittsweise und unabhängig voneinander zu hohlzylindorförmigen oder hohlkegelförmigen oder sich überschneidenden, im Schnittpunkt wahlweise fokussierten doppelhohlkegelförmigen Strahlenbündel mit in Ausbreitungsrichtung gleicher, sich vergrößernder oder verkleinernder Wanddicke geformt sein.
Die ineinandergeführten und entsprechend geformten Laserstrahlen treffen danach auf einen weiteren kegelförmigen oder zum Zweck der verschiedenen Formgebung und der Erzeugung unterschiedlicher Leistungsflußdichteverteilungen in den ineinandergeführten Laserstrahlen, aus kegelstumpfförmigen und kegelmantelförmigen Teilen zusammengesetzten Spiegel auf, der den vor und nach dem Einkoppelspiegel angeordneten kegelförmigen Spiegeln gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet ist, vorzugsweise die gleiche Symmetrieachse besitzt, dessen Oberflächenkontur rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse insgesamt oder in Abschnitten gerade oder konkav oder konvex ausgebildet ist und der vorzugsweise mit dem nach dem Einkoppelspiegel angeordneten Spiegel eine konstruktive Einheit bildet.
Nach der Reflexion an diesem weiteren Spiegel sind die ineinandergeführten Laserstrahlen in Abhängigkeit von der konstruktiven Ausführung der gesamten Vorrichtung als fokussierter zweiter und nichtfokussierter erster Laserstrahl oder als fokussierter zweiter und fokussierter erster Laserstrahl oder als aufgeweiteter und fokussierter zweiter und nichtfokussierter, wahlweise aufgeweiteter erster Laserstrahl oder als aufgeweiteter und fokussierter zweiter und erster Laserstrahl mit nahezu der gleichen Leistungsflußdichteverteilung wie der zweite und erste eingestrahlte Laserstrahl oder wahlweise mit im Vergleich zum zweiten und/oder ersten eingestrahlten Laserstrahl über den jeweiligen Strahlquerschnitt invertierter Leistungsflußdichteverteilung ausgebildet und treffen auf die gleiche Stelle der Werkstückoberfläche auf.
Ausführungsbeispiel Nachfolgend wird die Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur zeigt eine aus sechs optischen Bauteilen bestehende Vorrichtung zum Ineinanderführen und wahlweise Aufweiten und Fokussierung von zwei Laserstrahlen.
Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurden in den Zeichnungen nur die Schnittflächen der Laserstrahlen eingezeichnet. Dabei wird ein senkrecht zur optischen Achse der Vorrichtung einfallender zweiter Laserstrahl 2 von einem planen, relativ zur optischen Achse der Vorrichtung um 45° geneigter Einkoppelspiegel 5 in Richtung der optischen Achse der Vorrichtung reflektiert und auf einen kegelförmigen Spiegel 9 mit gerader Oberflächenkontur gelenkt, vom kegelförmigen Spiegel 9 radialsymmetrisch reflektiert und von einem kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 10 mit gerader Oberflächenkontur zu einem hohlzylinderförmigen Laserstrahl 11 geformt. Des weiteren wird ein parallel zur optischen Achse der Vorrichtung einfallender erster Laserstrahl 1 durch Reflexion an einem vor dem Einkoppelspiegel 5 angeordneten und mit diesem eine konstruktive Einheit bildenden kegelförmigen Spiegel 3 mit gerader Oberflächenkontur radialsymmetrisch reflektiert und von einem kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 4 mit gerader Oberflächenkontur zu einem hohlzylinderförmigen Laserstrahl 12 geformt. Die auf diese Weise in inandergeführten hohlzylinderförmigen Laserstrahlen 11 und 12 werden danach mittels der kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 13 und 14 mit gerader Oberflächenkontur auf einen dem kegelförmigen Spiegel 9 entgegengesetzt gerichteten und mit diesem eine konstruktive Einheit bildenden kegelförmigen Spiegel 16, dessen Oberflächenkontur aus einem äußeren gerade und inneren konkav ausgebildeten Abschnitt besteht, und dessen Oberflächenkonturabschnitte wahlweise unterschiedliche Öffnungswinkel zueinander besitzen, gerichtet, vom kegelförmigen Spiegel 16 reflektiert und als fokussierter Laserstrahl 7 und nichtfokussierter hohlkegelförmiger Laserstrahl β auf die gleiche Stelle der Oberfläche des Werkstückes 8 mit nahezu der gleichen Leistungsflußdichteverteilung wie in den einfallenden Laserstrahlen 1 und 2 gelenkt. Die Halter 15 des kegelstumpfmantelförmigen Spiegels 13 sind vorzugsweise an den Haltern 18 der kegelförmigen Spiegel 9 und 16 befestigt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung können folgende konstruktive Veränderungen vorgenommen werden: Zur Erzielung einer langen Brennweitefür die Fokussierung des Laserstrahles 7 auf die Oberfläche des Werkstückes 8 bei relativ kurzem Abstand zwischen Vorrichtung und Werkstückoberfläche besitzen der kegeistumpfmantelförmige Spiegel 14 eine konkave Oberflächenkontur und die den Laserstrahl 11 reflektierende innere Fläche des kegelförmigen Spiegels 16 eine gerade Oberflächenkontur. Zur gleichzeitigen Fokussierung des hohlzylinderförmigen Laserstrahles 12 auf die Oberfläche des Werkstückes 8 besitzen entweder der kegeistumpfmantelförmige Spiegel 13 oder der äußere Abschnitt des kegelförmigen Spiegels 16 eine konkave Oberflächenkontur. Die einfallenden Laserstrahlen 1 und 2 werden aufgeweitet, wenn die kegelförmigen Spiegel 3 und 9 zur Erzeugung divergierender Strahlanteile konvexe und die kegelstumpfmanteiförmigen Spiegel 4 und 10 zur Parallelisierung konkave Oberflächenkonturen besitzen oder wenn die Oberflächenkonturen der kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 4 und 10 konvex und die Oberflächenkonturen der kegelstumpfmantelförmigen Spiogel und 14 entsprechend konkav ausgebildet sind. Durch Vertauschen der Positionen der kegelstumpfmantelförmigsn Spiegel 3 und 4 längs der optischen Achse der Vorrichtung erfolgt auch ein Positionswechsel der Laserstrahlen 6 und 7. Die Vergrößerung des Durchmessers des kegelstumpfmantelförmigen Spiegels 4 ermöglicht bei entsprechend: Neigung der reflektierenden Flächen relativ zur optischen Achse der Vorrichtung bei gleichzeitiger Vergrößerung des Abstandas zwischen dem Einkoppelspiegel 5 und dem kegelförmigen Spiegel 9 die Ausbildung des vom kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 4 reflektierten zu einem sich zwischen dem Einkoppelspiegei 5 und dem kegelförmigen Spiegel 9 überschneidenden auf den kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 10 gerichteten, doppelhohlkegelförmigen Laserstrahl, wodurch der hohlkegelförmige Laserstrahl 6 mit im Vergleich zum einfallenden Laserstrahl 1 invertierter Leistungsflußdichte auf die Oberfläche des Werkstückes 8 gerichtet wird. Ist der kegelförmige Spiegel 16 dem kegelförmigen Spiegel 9 gleichgerichtet, wodurch die reflektierenden Flächen kegelmantelförmig ausgebildet sind, so erfolgt ein Positionswechsel der Laserstrahlen 6 und 7 und eine Inversion ihrer
Leistungsflußdichteverteilung im Vergleich zu den einfallenden Laserstrahlen 1 und 2; ist nur der den Laserstrahl 11 reflektierende Abschnitt des kegelförmigen Spiegels 16 dem kegelförmigen Spiegel 9 gleichgerichtet und somit kegelmantolförmig ausgebildet, so wird die Leistungsflußdichteverteilung des Laserstrahles 7 im Vergleich zum einfallenden Laserstrahl 2 invertiert. Durch Verschieben des kegelstumpfmantelförmigen Spiegels 13 längs der optischen Achse der Vorrichtung und gleichzeitige Variation des Abstandes zwischen der Vorrichtung und der Oberfläche des Werkstückes 8 kann die Leistungsflußdichte der Laserstrahlen β und 7 auf der Werkstückoberfläche unabhängig voneinander variiert werden. Die Lage der Brennfleckzentren der Laserstrahlen 6 und 7 auf der Oberfläche des Werkstückes 8 kann relativzueinander um einen vorgegebenen Betrag verschoben werden, wenn durch Variation der Anordnung der optischen Bauteile der Vorrichtung die gemeinsame Symmetrieachse des kegelförmigen Spiegels 3 und der kegelstumpfmantelförmlge Spiegel 4 und 13 relativ zur gemeinsamen Symmetrieachse der kegelförmigen Spiegel 9 und 16 und der kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 10 und 13 um diesen Betrag verschoben wird.
Durch zusätzliche Anordnung einer analogen aus dem kegelförmigen Spiegel 3 und dem Einkoppelspiegel 5 sowie dem kegelstumpfmantelförmigen Spiegel 4 bestehenden Kombination optischer Bauelemente vor dem kegelförmigen Spiegel 3 und Einstrahlung des ersten Laserstrahles senkrecht zur optischen Achse der Vorrichtung auf einen weiteren, zwischen der zusätzlichen Anordnung und dem kegelförmigen Spiegel 3 angeordneten Einkoppelspiegel sowie Verwendung eines weiteren kegelstumpfmantelförmigen Spiegels zwischen oder vor den kegelstumpfmantelförmigen Spiegeln 13 und 14 können bei entsprechender Vergrößerung des kegelförmigen Spiegels 16 auch drei Laserstrahlen ineinandergeführt werden. Die Kühlung der kegelförmigen Spiegel 3,9 und 16 und des Einkoppelspiegels 5, die zwei konstruktive Einheiten bilden, erfolgen über Rohrleitungen 17 und 18 mit linsenförmig ausgebildeten Querschnitten, die gleichzeitig als Halteelemente dienen. Die kegelstumpfförmigen Spiegel 4,10,13 und 14 sind entwedei doppelwandig ausgebildet oder besitzen entsprechend angebrachte Rohrschlangen zur Kühlung.

Claims (34)

1. Vorrichtung zum Ineinander^(ihren und Fokussieren von Laserstrahlen unter Verwendung von für die eingestrahlten Laserwellenlängen hochreflektierenden Spiegelflächen, gekennzeichnet dadurch, daß ein erster kegelförmiger Spiegel (3) achsenparallel in Richtung eines einfallenden Laserstrahlbündels (1) angeordnet ist, daß ein ebener Einkoppelspiegel (5) nach dem kegelförmigen Spiegel (3) unter einem Winkel geneigt angebracht ist und daß danach ein weiterer kegelförmiger Spiegel (9) angeordnet ist, so daß ein zweiter auf den Einkoppelspiegel (5) gerichteter Laserstrahl (2) auf den kegelförmigen Spiegol (9) gelenkt wird, daß ein kegelstumpfmantelförmiger Spiegel (4) und ein kegelstumpfmantelförmiger Spiegel (10) so angeordnet sind, daß durch die Reflexion des Laserstrahles (1) am kegelförmigen Spiegel (3) und kegelstumpfmantelförmigen Spiegel (4) und durch die Reflexion des Laserstrahles (2) am kegelförmigen Spiegel (9) und kegelstumpfmantelförmigen Spiegel (10) hohlzylinderförmige Laserstrahlen (11,12) gebildet werden, und daß zwei weitere kegelstumpfmantelförmige Spiegel (13) und (14) und ein abschließender kegelförmig oderkegelmantelförmig ausgebildeter oder aus einem äußeren kegelstumpfförmigen und einem inneren kegelmantelförmigen Teil bestehender Spiegel (16) angeordnet sind, so daß durch Reflexion des Laserstrahles (11) am kegelstumpfmantelförmigen Spiegel (14) und am Spiegel (16) sowie durch Reflexion des Laserstrahles (12) am kegelstumpfmantelförmigen Spiegel (13) und am Spiegel (16) die ineinandergeführten Laserstrahlen (6) und (7) geformt und unabhängig voneinander als fokussierter oder nichtfokussierter Laserstrahl oder als aufgeweiteter und fokussierter oder nichtfokussierter Laserstrahl mit im Vergleich zum in die Vorrichtung einfallenden Laserstrahl (1) oder (2) gleicher oder invertierter Leistungsflußdichteverteilung auf die Oberfläche des Werkstückes (8) gerichtet werden. *
2. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelförmige Spiegel (3) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
3. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelförmige Spiegel (3) eine konvexe Oberflächenkontur aufweist.
4. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelförmige Spiegel (9) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
5. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelförmige Spiegel (9) eine konvexe Oberflächenkontur aufweist.
6. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (4) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
7. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (4) eine konkave Oberflächenkontur aufweist.
8. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des kegelstumpfmantelförmigen Spiegels (4) konvex ausgebildet ist.
9. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (10) eine gerade
. Oberflächenkontur besitzt.
10. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, j .. · gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (10) eine konkave Oberflächenkontur aufweist.
11. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, . . gekennzeichnet dadurch, daß Hie Oberflächenkontur des kegelstumpfmantelförn iigen Spiegels (10) konvex ausgebildti ist.
12. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (13) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
13. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (13) eine konkave Oberflächenkontur aufweist.
14. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des kegelstumpfmantelförmigen Spiegels (13) konvex ausgebildet ist.
15. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (14) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
16. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelstumpfmantelförmige Spiegel (14) eine konkave Oberflächenkontur aufweist.
17. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des kegelstumpfmantelförmig ausgebildeten Spiegels (14) konvex ausgebildet ist.
18. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der abschließende kegelförmig ausgebildete Spiegel (16) dem kegelförmigen Spiegel (9) entgegengesetzt gerichtet ist.
19. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 18, gekennzeichnet dadurch, daß der abschließende kegelförmig ausgebildete Spiegel (16) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
20. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des abschließenden kegelförmig ausgebildeten Spiegels (16) abschnittsweise gerade und konkav mit sich stetig änderndem Krümmungsradius ausgebildet ist.
21. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des abschließenden kegelförmig ausgebildeten Spiegels (16) abschnittsweise konkav mit verschiedenen, sich stetig ändernden Krümmungsradien ausgebildet ist.
22. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der abschließende kegelmantelförmig ausgebildete Spiegel (16) dem kegelförmigen Spiegel (9) gleichgerichtet ist.
23. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 22, gekennzeichnet dadurch, daß der abschließende kegelmantelförmig ausgebildete Spiegel (16) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
24. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 22, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des abschließenden kegelmantelförmig ausgebildeten Spiegels (16) abschnittsweise gerade und konkav mit sich stetig änderndem Krümmungsradius ausgebildet ist.
25. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 22, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des abschließenden kegelmantelförmig ausgebildeten Spiegels (16) abschnittsweise konkav mit verschiedenen, sich stetig ändernden Krümmungsradien ausgebildet ist.
26. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der abschließende, aus einem äußeren, kegelstumpfförmigen und einem inneren kegelmantelförmigen Teil bestehenden Spiegel (16) so ausgebildet sind, daß der äußere kegelstumpfförmigeTeil dem kegelförmigen Spiegel (9) entgegengesetzt gerichtet und der innere kegelmantelförmige Teil dem kegelförmigen Spiegel (9) gleichgerichtet ist.
27. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 26, gekennzeichnet dadurch, daß der äußere kegelstumpfförmigg Teil und der innere kegelmantelförmige Teil des Spiegels (16) gerade Oberflächenkonturen besitzen.
28. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 26, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkonturen des äußeren kegelstumpfförmigen Teils und des inneren kegelmantelförmigen Teils des Spiegels (16) konkav mit verschiedenen, sich stetig ändernden Krümmungsradien ausgebildet sind.
29. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 26, gekennzeichnet dadurch, daß der äußere kegelstumpfförmige Teil des Spiegels (16) eine gerade Oberflächenkontur besitzt und daß die Oberflächenkontur des inneren kegelmantelförmigen Teils des Spiegels (16) konkav mit sich stetig änderndem Krümmungsradius ausgebildet ist.
30. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1 und 26, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberflächenkontur des äußeren kegelstumpfförmigen Teils des Spiegels (16) konkav mit sich stetig änderndem Krümmungsradius ausgebildet ist und daß der innere kegelmantelförmige Teil des Spiegels (16) eine gerade Oberflächenkontur besitzt.
31. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der kegelförmige Spiegel (3) und der Einkoppelspiegel (5) eine konstruktive, hohl ausgeführte Einheit bilden und daß deren Halterung über die Kühlmittelleitungen (17) erfolgt.
32. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß kegelförmige Spiegel (9) und der abschließende kegelförmig oder kegelmantelförmig ausgebildete oder aus einem äußeren kegelstumpfförmigen und einem inneren kegelmantelförmigen Teil bestehende Spiegel (16) eine konstruktive, hohl ausgeführte Einheit bilden und daß deren Halterung über die Kühlmittelleitungen (18) erfolgt.
33. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die kegelstumpfmantelförmigen Spiegel (13) und (14) parallel zur Symmetrieachse des Spiegels (16) verschiebbar angeordnet sind.
34. Vorrichtung zum Ineinanderführen und Fokussieren von Laserstrahlen nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß alle Bauteile der Vorrichtung eine gemeinsame Symmetrieachse besitzen.
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CN108919500A (zh) * 2018-09-19 2018-11-30 长春理工大学 基于双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108919500A (zh) * 2018-09-19 2018-11-30 长春理工大学 基于双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统
CN108919500B (zh) * 2018-09-19 2020-08-21 长春理工大学 基于双光束激光阱的可调谐局域空心光束光镊系统

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