DE102005018986A1

DE102005018986A1 - Vorrichtung zur Absorption eines Laserstrahls sowie Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls

Info

Publication number: DE102005018986A1
Application number: DE102005018986A
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Ing. Stöhr; Volker Dr. Wirth
Original assignee: Hentze Lissotschenko Patentverwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: Focuslight Germany GmbH
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02
Also published as: CN101164206B; JP2008537349A; WO2006111390A2; KR20070122216A; WO2006111390A3; CN101164206A; US20090141380A1; EP1875564A2

Abstract

Vorrichtung zur Absorption eines Laserstrahls, umfassend eine Absorptionsfläche (14), auf die der Laserstrahl auftreffen und zumindest teilweise absorbiert werden kann, und Kühlmittel für die Kühlung der Absorptionsfläche (14), wobei die Vorrichtung (2) weiterhin Optikmittel (18) zur Aufweitung des Laserstrahls vor dem Auftreffen auf die Absorptionsfläche (14) umfasst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Absorption eines Laserstrahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Nachteile bekannter Absorptionsvorrichtung für Laserstrahlen beziehungsweise sogenannter Strahlfallen sind die Beschränkung auf rotationssymmetrische Strahlquerschnitte und vergleichsweise geringe Strahlintensitäten.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist die Schaffung von Vorrichtungen der eingangs genannten Art, die für Laserstrahlen mit hohen Strahlintensitäten geeignet ist.

Dies wird erfindungsgemäß durch Vorrichtungen der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Vorrichtung weiterhin Optikmittel zur Aufweitung des Laserstrahls vor dem Auftreffen auf die Absorptionsfläche umfasst. Durch die Aufweitung des Laserstrahls kann die Absorptionsfläche effektiver zur Absorption des Laserstrahls genutzt werden, so dass Laserstrahlen höherer Intensität absorbiert werden können.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls;

2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Absorption eines Laserstrahls;

3 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 2;

4 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß 2.

Die aus 1 ersichtliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls umfasst ein Gehäuse 1, an dem außen zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen 2 zur Absorption eines Laserstrahls angebracht sind. Weiterhin sind in dem Gehäuse 1 zwei Strahlteilermittel 3, 4 angeordnet.
Die Strahlteilermittel 3, 4 sind in dem abgebildeten Ausführungsbeispiel als planparallele, mit einer dielektrischen Beschichtung versehene Platten ausgeführt. Beispielsweise ist dabei die Beschichtung derart gewählt, dass bei einem Winkel von 45° (siehe Beispiel in 1) der Platten zur Strahlrichtung des abzuschwächenden Laserstrahls 5 dieser total reflektiert wird und als reflektierter Strahl 7 nach oben in 1 abgelenkt wird. Dieser reflektierte Strahl 7 gelangt in die erste der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 2 zur Absorption eines Laserstrahls und wird dort absorbiert.
Bei einem Winkel ungleich 45° wird ein Teilstrahl 6 durch das erste Strahlteilermittel 3 hindurchtreten und auf das zweite Strahlteilermittel 4 auftreffen. Dieses wird vorzugsweise eine dem ersten Strahlteilermittel 3 entsprechende Winkelstellung zu dem abzuschwächenden Laserstrahl 5 aufweisen, so dass der durch die planparallelen Platten bewirkte Strahlversatz kompensiert wird. Das zweite Strahlteilermittel 4 kann insbesondere synchron mit dem ersten Strahlteilermittel 3 verdrehbar sein, so dass an beiden in der Regel der gleiche Prozentsatz reflektiert bzw. transmittiert wird. Der von dem zweiten Strahlteilermittel 4 reflektierte Teilstrahl 9 gelangt in die zweite der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 2 zur Absorption eines Laserstrahls und wird dort ebenfalls absorbiert. Der durch das zweite Strahlteilermittel 4 hindurchgetretene Strahl 8 verlässt als abgeschwächter Strahl 8 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls.
Aus 2 bis 4 ist detailliert eine der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 2 zur Absorption eines Laserstrahls ersichtlich. Die Vorrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 10 mit einer Kühlmitteleinlassöffnung 11 und einer Kühlmittelauslassöffnung 12. Zwischen der Kühlmitteleinlassöffnung 11 und der Kühlmittelauslassöffnung 12 erstreckt sich eine Mehrzahl von Kühlmittelkanälen 13. Als Kühlmittel kann beispielsweise Wasser Verwendung finden.
Das Gehäuse 10 ist langgestreckt und auf seiner Oberseite (in 2 und 3) mit einer Platte 16 verschlossen, die ein sich in Längsrichtung des Gehäuses 10 erstreckendes Langloch 17 für den Hindurchtritt eines Laserstrahls aufweist. Unterhalb des Langlochs 17 befindet sich ein Hohlraum, der unten von einer Absorptionsfläche 14 begrenzt wird, die den Laserstrahl weitestgehend absorbieren kann. Dazu ist die Absorptionsfläche schwarz und weist eine Vielzahl von spitz zulaufenden Nuten 15 auf, in die die Laserstrahlung eindringen kann. Die Nuten 15 erstrecken sich in Längsrichtung des Gehäuses 10. Es besteht durchaus die Möglichkeit, dass sich die Nuten 15 in Querrichtung des Gehäuses 10 erstrecken.
Unterhalb der Absorptionsfläche 14 verlaufen die Kühlmittelkanäle 13, so dass auf diese Weise die von der absorbierten Laserstrahlung erzeugte Wärme von der Absorptionsfläche 14 weg transportiert werden kann.
Im Bereich des Langlochs 17 können Optikmittel 18 angeordnet werden. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die Optikmittel 18 als plankonkave Zylinderlinse ausgebildet, deren Zylinderachse sich in Längsrichtung des Gehäuses 10 bzw. in Längsrichtung des Langlochs 17 erstreckt. Durch eine derartige Zylinderlinse wird ein auf sie auftreffender Laserstrahl in Querrichtung des Gehäuses 10 aufgeweitet, so dass er über einen größeren Bereich der Absorptionsfläche 14 verteilt wird. Dadurch können von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 2 Laserstrahlen mit größeren Intensitäten absorbiert werden.
Im abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die Zylinderlinse nur im in 2 und 3 vorderen Bereich des Langlochs 17 angeordnet. Dies hat seinen Grund darin, dass bei der Annordnung gemäß 1 nur bei einem Winkel von 45° der Platten zur Strahlrichtung des abzuschwächenden Laserstrahls 5 dieser total reflektiert wird. Bei einem Winkel von etwa 45° trifft der reflektierte Laserstrahl 7 auf die Zylinderlinse und wird aufgeweitet. Bei kleineren Winkeln wird nur ein geringerer Teil des Laserstrahls 5 reflektiert, so dass der reflektierte Laserstrahl 7 eine geringere, unter Umständen deutlich geringere Intensität aufweist. Daher muss bei Winkeln deutlich kleiner als 45° der Laserstrahl 7 nicht mehr aufgeweitet werden. Daher weist die Zylinderlinse eine in Gehäuselängsrichtung begrenzte Ausdehnung auf. Es besteht durchaus die Möglichkeit, andere Optikmittel 18 vorzusehen bzw. die Zylinderlinse bei anderen Anordnungen der Vorrichtung 2 länger auszubilden oder an einem anderen Ort anzuordnen.
Die in 2 bis 4 obere Seite des Gehäuses 10 weist eine umlaufende Dichtung 19 auf, die beispielsweise als in einer Nut befindlicher O-Ring ausgebildet ist. Durch diese Dichtung 19 kann die Vorrichtung 2 dicht an der Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls angebracht werden (siehe dazu 1).

Claims

Vorrichtung zur Absorption eines Laserstrahls (7, 9), umfassend – eine Absorptionsfläche (14), auf die der Laserstrahl (7, 9) auftreffen und zumindest teilweise absorbiert werden kann; – Kühlmittel für die Kühlung der Absorptionsfläche (14); dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung (2) weiterhin Optikmittel (18) zur Aufweitung des Laserstrahls (7, 9) vor dem Auftreffen auf die Absorptionsfläche (14) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikmittel (18) mindestens eine Linse umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Linse eine Zylinderlinse ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittel eine Flüssigkeitskühlung der Absorptionsfläche ermöglichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsfläche (14) im wesentlichen schwarz ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsfläche (14) eine Mehrzahl von Nuten (15) umfasst, in denen das Laserlicht absorbiert werden kann.
Vorrichtung zur Abschwächung eines Laserstrahls (5), umfassend – mindestens ein Strahlteilermittel (3, 4), dass einen Teil (7, 9) des abzuschwächenden Laserstrahls (5) in eine Absorptionsvorrichtung ablenken kann, dadurch gekennzeichnet, dass – die Absorptionsvorrichtung als Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist.