DE102007060344A1

DE102007060344A1 - Materialbearbeitungslaser mit Teleskop

Info

Publication number: DE102007060344A1
Application number: DE102007060344A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Seifert
Original assignee: ALPHA LASER GmbH
Current assignee: PLANARX GMBH, DE
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungslaser mit einem Laserstab, einem planen Auskoppelspiegel und einem Teleskop, wobei zumindest eine durch die Teleskop-Eintrittslinse erzeugte reduzierte geometrische Abbildung des Laserstabendes mit Hilfe einer Teleskop-Ausgangslinse oder einer Teleskop-Ausgangslinsengruppe ins Unendliche oder direkt auf einem Werkstück abgebildet werden kann, und wobei die reduzierte Abbildung nur durch zwei zur optischen Achse parallele Teilstrahlen im Abstand des Laserstabradius und zwei weitere, auf der Hauptebene im Abstand des Laserstabradius beginnende und sich auf dem planen Auskoppelspiegel zentrisch kreuzende Teilstrahlen erzeugt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Verfahren zur Laserbearbeitung.

Description

Es wird eine Laserstrahlquelle mit thermisch induzierter Linse zusammen mit einem Teleskop und einer Fokussieroptik beschrieben.

– Mit diesem kann der Spotdurchmesser (z. B. auf einem Werkstück oder einer Lichtleitfaser) in einem weiten Einstellbereich gewählt werden
– der gewählte Durchmesser bleibt ohne zusätzliche Steuerung konstant:...
– unabhängig von der eingestellten Laserleistung (d. h. von der thermisch induzierten Linse) und auch bei Hochleistungslasern
– unabhängig von Laserleistungssprüngen zu Beginn eines Arbeitszyklusses (vernachlässigbares Erstpulsverhalten)
– unabhängig von sich schnell ändernden Laserleistungsdaten während Laserbearbeitungsprozessen

Die Laseranordnung ist

– einsetzbar bei hoher Pulsenergie, hoher Spitzenleistung und hoher mittlerer Leistung
– einsetzbar zusammen mit Laserfokussierungsobjektiven langer Brennweiten (mehrere 100 mm)

Der Resonator kann (bis auf den planen Auskoppelspiegel) frei optimiert werden.
Es entfallen:

– die von der jeweiligen Laserleistung abhängigen (zeitraubenden) Korrekturen durch Optikeinstellungen
– ein vorheriges Aktivieren („Vorheizen") der Laserstrahlquelle vor dem eigentlichen Arbeitsprozess zu ihrer thermischen Stabilisierung („Vorpulsen" bei Pulslasern).

Beschreibung
Jeder Anwender von Lasern möchte – ins besondere bei der Lasermaterialbearbeitung – unabhängig von der eingestellten Laserleistung und unabhängig von schnellen Laserleistungsänderungen konstante Laserstrahleigenschaften auf dem Werkstück haben. Eine wichtige Eigenschaft ist dabei ein einstellbarer, aber konstanter Spotdurchmesser auf dem Werkstück.
Im Allgemeinen verschlechtern sich die optischen Laserdaten mit der Leistung und/oder unmittelbar nach einem Leistungssprung.
Der Durchmesser des Laserspots auf dem Werkstück vergrößert sich und/oder der Tiefenschärfenbereich des Laserfokus unter dem Fokussierungsobjektiv verringert sich.
Verantwortlich dafür ist der im Lasermedium thermisch erzeugte Linseneffekt:
Die Brechkraft des Lasermediums verstärkt sich mit der in das Medium eingekoppelten Eingangsenergie (Pumpenergie zur Erzeugung der Laserstrahlung) Dies verändert die Strahleigenschaften des aus der Laserstrahlquelle austretenden Strahles und damit die Eigenschaften des fokussierten Strahles auf dem Werkstück. Das wird besonders signifikant bei Lasern mit hoher Ausgangsleistung sowie zu Beginn eines Arbeitszyklusses, weil dann die thermischen Änderungen besonders hoch sind (Bei Pulslasern: „schlechtes Erstpulsverhalten").
Eine besonders gute Stabilität des Spotdurchmessers bei hoher Pulsenergie, hoher Spitzenleistung und höherer mittlerer Leistung ist zum Beispiel bei Pulslasern zum manuellen Auftragsschweißen zur Reparatur von Spritzgussformen für Kunststoff und Großwerkzeugen notwendig. Trotz oft extremer Laserleistungssprünge muss der gewählte Spotdurchmesser auf dem aufzutragenden Material konstant bleiben. Der Laser muss unmittelbar nach dem Start voll und konstant zur Verfügung stehen und dann mit konstant gebliebenen Laserstrahleigenschaften weiterarbeiten.
Soll auf dem Grund eines Schlitzes oder einer Bohrung Material aufgetragen werden, ist außerdem noch ein großer Arbeitsabstand zusammen mit einem „schlanken" Laserstrahl erforderlich (d. h. man benötigt eine gute Strahlqualität).
Es gibt inzwischen eine Vielzahl von Patenten und Veröffentlichungen, die sich mit der Vermeidung dieser Abhängigkeiten beschäftigen.
Neben Anordnungen, die die veränderlichen Strahleigenschaften der Strahlquelle kompensieren können, sind Laserstrahlquellen mit besonders konstanten Strahleigenschaften beschrieben.
Die bisherigen Möglichkeiten sind:

– Lichtleitfasern, die unter besonderen Bedingungen zwischen Laserstrahlquelle und Bearbeitungsoptik eingesetzt werden
– Optiken, die abhängig von der Laserleistung zur Kompensation der thermischen Linseneffekte nachgestellt werden
– „Vorheizen" der Laserstrahlquelle ca. 5 bis 15 Sekunden vor dem eigentlichen Arbeitsprozess zur thermischen Stabilisierung (bei Pulslasern: „Vorpulsen")
– spezielle, stark unsymmetrische Laser-Resonatoren, die für konstante Strahlqualität bei kleineren Leistungen sorgen.

Einige dieser Patente seien hier genannt:

DE 4102505 Haas, Offenl. Aug 1992
Laseranordnung in einem Laser mit thermischer Linse mit einer Fokussierungsoptik, die unabhängig von der Laserleistung in einem bestimmten Arbeitsabstand einen konstanten Spotdurchmesser bei konstanter Konvergenz erzeugt (d. h. konstante Laserspotverhältnisse auf der Eingangs- und Ausgangsseite einer Lichtleitfaser)
EP 0400830 : Lumonics, Veröff Mai 1990
Laseranordnung in einem Laser mit thermischer Linse, bei der mit Hilfe einer Steuerung und einem Stellmotor optische Elemente innerhalb der Laserstrahlquelle in Abhängigkeit der Laserleistung so verschoben werden, dass immer ein kollimierter Strahl erzeugt wird.
DE 3930495 : Rofin Nov 1996
Laser mit thermischer Linse, bei dem ein wählbarer Spotdurchmesser mit Hilfe einer Steuerung durch geeignetes Verschieben optischer Elemente außerhalb der Laserstrahlquelle in Abhängigkeit der gemessenen Laserleistung konstant gehalten wird.
EP 0 992 090 : Baasel, April 2000:
Resonator für Festkörperlaser begrenzter Leistung mit einer Optikanordnung, bei der ein einstellbarer Spotdurchmesser unabhängig von der Laserleistung annähernd konstant bleibt. (vernachlässigbares Erstpulsverhalten)
DE 19825092 : Baasel, März 2000
Anordnung mit wählbarem Spotdurchmesser in der Fokusebene mit einem Bereich paralleler Strahlungsführung für eine externe Beobachtungsoptik
EP 0723834 : Lumonics Veröff. Juli 1996
Afocal Variable Magnification Teleskope (AVMT), variabler Focusdurchmesser in der Focusebene durch variablen Vergrößerungsfaktor des Teleskops
US 4353617 Okt 1982
Optisches System zur kontinuierlichen Veränderung eines Spotdurchmessers

Außerdem seien hier die Vor- und Nachteile einiger Laseranordnungen (für Laser mit thermischer Linse) genannt, mit variierbarem Fleckdurchmesser, der ohne Steuerung unabhängig von der Laserleistung konstant bleibt.

1. Variation von Linsenabständen, wie unter DE 19825092 beschrieben, wobei die Bearbeitungsebene in der Fokusebene der Anordnung liegt

Zu 1.
Außerhalb der Laserstrahlquelle befindet sich ein „Mittel zum Erzeugen paralleler Laserstrahlung", d. h. eine Lichtleitfaser und dazugehörige Ein- und Auskoppeloptik. Neben erhöhtem Aufwand für die Lichtleitfaser-Optik, gibt es hier für einige Anwendungen Nachteile gegenüber einem direkten Laserstrahl:

a: Begrenzte maximal übertragbare Laserleistung, Pulsenergie und Pulsspitzenleistung abhängig vom Durchmesser der Faser. Für einige Anwendungen (z. B. beim Laserauftragsschweißen bei der Bearbeitung von Aluminium- und Kupferlegierungen hoher Reflexion und Wärmeleitfähigkeit) können mögliche Zerstörschwellen der Lichtleitfaser am Eingang und am Ausgang überschritten werden
b: Strahlqualitätsverlust, was zu kürzeren Brennweiten des Laserfokussierobjektives und/oder zu größeren Spotdurchmessern auf dem Werkstück führt
c: Leistungsverlust von ca. 10–15%
2. Einsatz eines speziellen unsymmetrischen Resonators nach EP 0992090 , mit sehr kurzem Abstand des Stabendes zum Auskoppelspiegel. Er ermöglicht nahezu stabile Spotdurchmesser in einem größeren Durchmesserbereich. Die Strahlqualität ist relativ unabhängig von der Laserleistung konstant. Der Laserfokus liegt nicht in der Brennebene des Fokussierobjektives.

Zu 2.
Der Resonator ist nur bei niedrigeren Eingangsleistungen stabil und nicht für höhere Leistungen einsetzbar.

3. Ein weiterer Vorschlag ist die Variation des Abstandes zwischen Lasermedium und Auskoppelspiegel in der Laserstrahlquelle und Einsatz eines normalen afokalen Teleskopes (z. B. Galilei-Typ) mit veränderbarem Linsenabstand. Die Bearbeitungsebene ist die Brennebene des Laserobjektives und liegt in der Regel nicht im Laserfokus.

Zu 3.
In der Laserstrahlquelle werden Spiegelabstände verändert, dadurch wird der erreichbare Laserleistungsbereich beeinflusst. In 1 wird z. B. der Abstand von ca. 150 mm auf 500 mm variiert: die maximal erreichbare Laserleistung variiert zwischen ca. 300 W und 150 W unter den dortigen Bedingungen und man erreicht dann stabile Spotdurchmesser zwischen 2,2 mm und 0,4 mm. Diese Methode ist nicht geeignet für Laser hoher Leistung.
Die Anordnungen 1. bis 3. haben den Nachteil, dass sie nur für Laser mit begrenzten Leistungsdaten einsetzbar sind, sowie die Strahlqualität einschränken. Bevorzugt und neu sind folgende Vorschläge 4. bis 5.

4. Variation des Abstandes zwischen Auskoppelspiegel und der Teleskopeintrittslinse eines normalen Teleskopes (z. B. 2-Linser) mit veränderlichem Linsenabstand. Die Bearbeitungsebene ist die Brennebene des Laserobjektives und liegt in der Regel nicht im Laserfokus

Zu 4.
Außerhalb der Laserstrahlquelle wird der Abstand eines Teleskopes, dessen Linsenabstand verstellbar ist, zum Auskoppelspiegel variiert. Wie in 3 dargestellt, erhält man dabei zwei getrennte Bereiche je nach Stellung der Teleskoplinsen zueinander. Ein bestimmter Spotdurchmesserbereich lässt sich überhaupt nicht einstellen. Dieses Verfahren ist für beliebige Resonatoren anwendbar, damit sind auch alle Laserleistungsbereiche abgedeckt.

5. Benutzung bekannter Teleskopanordnungen wie aus Patent US 4353617 , bevorzugt der dortigen 7a (= 6 in diesem Patent). Der Ausgangsstrahl aus dem Teleskop wird abweichend von rein afokalen Anordnungen absichtlich nicht afokal eingestellt. Die Bearbeitungsebene ist die Brennebene des Laserobjektives und liegt in der Regel nicht im Laserfokus.

zu 5.
Hiermit wird eine Laserstrahlquelle mit thermisch induzierter Linse zusammen mit einem Zoom-Teleskop und einer Fokussieroptik vorgeschlagen, mit dem ein in einem weiten Einstellbereich gewählter Spotdurchmesser (z. B. auf einem Werkstück oder einer Lichtleitfaser) ohne zusätzliche Steuerung konstant bleibt mit folgenden Vorteilen:
Der gewählte Spotdurchmesser ist konstant

– unabhängig von der eingestellten Laserleistung (d. h. von der thermisch induzierten Linse) und auch bei Hochleistungslasern
– unabhängig von Laserleistungssprüngen zu Beginn eines Arbeitszyklusses (vernachlässigbares Erstpulsverhalten)
– unabhängig von sich schnell ändernden Laserleistungsdaten während Laserbearbeitungsprozessen
– unabhängig vom Resonator der eingesetzten Laserstrahlquelle

Die Laseranordnung ist

– einsetzbar bei hoher Pulsenergie, hoher Spitzenleistung und hoher mittlerer Leistung
– einsetzbar zusammen mit Laserfokussierungsobjektiven langer Brennweiten mehrere 100 mm)

Die üblicherweise von der jeweiligen Laserleistung abhängigen (zeitraubenden) Korrekturen durch Optikeinstellungen oder ein vorheriges Aktivieren („Vorheizen") der Laserstrahlquelle vor dem eigentlichen Arbeitsprozess zu ihrer thermischen Stabilisierung („Vorpulsen" bei Pulslasern) entfallen.
Genauere Beschreibung der Erfindung (4, 5 und 6):
Voraussetzung ist ein planer Auskoppelspiegel:
Der aus der Laserstrahlquelle austretende Laserstrahl hat dann eine feste Taillenposition (Fokusposition) auf dem Spiegel.
In geometrischer Näherung ist die Laserstrahlung bei sehr kleinen Leistungen parallel (thermische Linse vernachlässigbar). Bei allen höheren Leistungen liegt der geometrische Fokus auf dem Auskoppelspiegel und der Laserstrahl divergiert dann. Diese beiden geometrischen Möglichkeiten (also insgesamt 4 Strahlen) charakterisieren vollständig das thermische Strahlverhalten des Laserresonators. Aus dem weiteren geometrisch genäherten Strahlverlauf ergibt sich dann (4): Die Teleskopeintrittslinse bildet den Querschnitt des Laserstabes in X1 und X2 ab, also in der Regel 2 Mal.
Zwei Abbildungen sind möglich, weil hier im Gegensatz zu einer normalen optischen Abbildung nur 4 abbildende Strahlen (vom der Laserstabquerschnitt her parallel oder Fokus auf dem Auskoppelspiegel) zugelassen sind.
Die Teleskopaustrittslinse/-Linsengruppe muss so verschoben werden, dass deren rückwärtige Brennebene mit einer der beiden Laserstababbildungen bei X1 oder X2 zusammenfällt. Damit bildet die Teleskopaustrittslinse/-Linsengruppe dann jeweils den Laserstabquerschnitt ins Unendliche ab, wobei die Divergenz oder Konvergenz unabhängig von der Laserleistung konstant bleibt.
In der Brennebene eines Laserfokussierungsobjektives auf der Werkstückoberfläche befindet sich dann die jeweilige Abbildung des Laserstabes. Deren Durchmesser ist dann ebenfalls konstant unabhängig von der Laserleistung.
Der Laserstrahlfokus kann dann je nach Teleskopeinstellung oberhalb oder unterhalb der Bearbeitungsebene liegen.
Der Spotdurchmesser wird in erster Linie entweder bestimmt durch:

– den Abstand zwischen Teleskop und Laser-Auskoppelspiegel oder
– den Aufweitungsfaktor des Zoom-Teleskopes.

Folgende rein geometrische Betrachtung ergibt quantitativ die Lagen X1 und X2 der Abbildungen des Laserstabes relativ zur Eintrittslinse und deren dazugehörige Durchmesser y1 und y2:
Ist das Medium stabförmig, so gilt für den Abstand X der Hauptebene zum Stabende X = L/2n. (L: Länge, n: Brechungsindex des Mediums). Dieser Hauptebenenabstand muss zu dem realen Abstand hinzugerechnet werden.
Mit X1 und X2 und der veränderlichen Brennweite der Austrittslinsengruppe, sowie der Brennweite des Laserfokussierobjektives lassen sich dann die geometrischen Spotdurchmesser angeben.
Wenn

A: Abstand der Laserstabhauptebene zum Auskoppelspiegel
B: Abstand vom Auskoppelspiegel zur Teleskop Eintrittslinse
C: Lage des Laserstrahlfokus bei Laserleistung hinter der Teleskopeintrittslinse
F1: Brennweite der Teleskopeintrittslinse L1
F2/F3 Brennweiten der Teleskopaustrittslinse(n) L2, L3/-Linsengruppe(n)
a: Laserstabradius
b: geometr. Radius des Laserstrahls auf der Teleskopeintrittslinse bei Laserleistung
y: geometr. Radius des Laserstrahls im Brennweitenabstand der Teleskopeintrittslinse bei Laserleistung
X1, X2: Abstand der Laserstababbildung –1 bzw. –2 relativ zur Teleskopeintrittslinse
y1, y2: geometrischer Radius der Laserstababbildungen bei X1 und X2
S: Abstand der rückwärtigen Brennebene von Eingangslinse L2 einer Linsenkombination zweier Linsen mit Brennweiten F2 und F3, sowie deren Abstand D,

4

1. b = B·a/A,	6. y1 = –(a/F1)·X1 + a,
2. y = b·F1/B,	7. y2 = (a/F1)·X2 – a,
3. C = b·F1/(b – y),	8. S = F2·(F3 – D)/(F2 + F3 – D)
4. X1 = (a – b)/((a/F1) – (b/C)),
5. X2 = (a + b)/((a/F1) + (b/C),

Beispiel:
Gegeben sei eine Laseranordnung mit
a = 3.175, A = 152.5, B = 100, F1 = –40, damit ist: b = 2.08, y = –0.83, C = –28.57
Ergebnis: X1 = –168.0 und X2 = –34.52. (Lage der Laserstababbildungen relativ zu L1)
Bei einem 2-linsigem Teleskop z. B. muss dann bei einer Austrittslinse L2 mit F2 = 120 mm der Abstand zwischen Ein- und Austrittslinse auf (120 – 168.0) mm bzw. (120 – 34.52) mm = 85.48 mm eingestellt werden, damit der rückwärtige Fokus F2 von L1, mit X1 bzw. X2 zusammenfällt. Damit wird der Laserstab ins Unendliche abgebildet und das Laserfokussierungsobjektiv bildet ihn dann in der Brennebene auf die Werkstückoberfläche ab. Die Größe dieser Laserstababbildung = Spotdurchmesser ist unabhängig von der Laserleistung.
Die Ergebnisse werden von einem kommerziellen Laserresonator-Rechenprogramm für Multimode-Gausstrahlen voll bestätigt. (siehe 2)
Sollen auch andere Durchmesser auf dem Werkstück unabhängig von der Laserleistung konstant gehalten werden, dann muss entweder

– der Abstand des 2-linsigen Teleskops zum Auskoppelspiegel geändert werden,
– oder die Austrittslinse des 2-linsigen Teleskopes durch eine Austrittsgruppe aus mindestens 2 Linsen/-Linsengruppen ersetzt werden. Die Austrittsgruppe erhält damit eine veränderbare Brennweite zum Verändern des Aufweitungsfaktors (Zoom).

Im oben angeführten US-Patent US 4353617 sind afokale Teleskope mit 3 Linsen (Gruppen) mit kontinuierlich veränderbarem Aufweitungsfaktor beschrieben. Solche Teleskope sind bekannt und auch für Laser kommerziell erhältlich. Mit diesen Teleskopen kann dann der Strahldurchmesser des Lasers verändert werden.
Laut diesem US-Patent und im normalen Einsatz wird das Teleskop so eingestellt, dass die rückwärtige Brennebene der Ausgangsgruppe mit der Brennebene der Eintrittslinse übereinstimmt. Ein geometrisch parallel eintretender Strahl wird parallel mit veränderbarem Faktor (Durchmesser) aufgeweitet. Bei einem Laser mit thermisch induzierter Linse ändert sich bei dieser Einstellung allerdings die Divergenz des Ausgangsstrahles mit der Laserleistung (veränderliche Eingangsdivergenz) und also auch der Spotdurchmesser auf dem Werkstück.
Erfindungsgemäß zur vorliegenden Patentanmeldung wird die rückwärtige Brennebene der Ausgangsgruppe abweichend vom US-Patent gezielt so eingestellt, dass sie mit einer der beiden Laserstababbildungen der Eintrittslinse bei X1 oder X2 zusammenfallt.
Wenn der Laser einen planen Auskoppelspiegel hat, dann sind die Abbildungen relativ zur Eintrittlinse unabhängig von der Laserleistung ortsfest und konstant in der Größe.
Im obigen Berechnungs-Beispielfall muss dann die rückwärtige Brennebene der Ausgangsgruppe entweder 168.0 mm (wenn möglich) oder 34.52 mm (links) vor der (konvexen) Eintrittslinse positioniert werden.
Hat man beispielsweise im einfachsten Fall z. B. eine 2-linsige Ausgangsgruppe mit den Brennweiten F2 = 120 mm und F3 = –100 mm im Abstand von 100 mm zueinander, dann ist der rückwärtige Brennweitenabstand S dieser Gruppe 300 mm. Die Linsengruppe müsste dann im Abstand von 265.48 mm (300 – 34.52) oder von 132.0 mm (300 – 168.0) positioniert werden.
Die Abbildungen des Laserstabquerschnittes werden dann mit Hilfe der Ausgangsgruppe ins Unendliche abgebildet. Bei dieser Einstellung ändert sich damit die Divergenz nicht mit der Laserleistung.
Die Divergenz und der Durchmesser des ausgehenden Strahles und damit der Spotdurchmesser im Brennweitenabstand des Laserfokussierobjektives werden bestimmt durch den Abstand der 2 Linsengruppen der Ausgangsgruppe untereinander und zur Eingangslinse bzw. zu der Lage der beiden Laserstababbildungen.
In 7a des US-Patentes (= 6 in diesem Patent) wird der eingehende Strahl im Teleskop sofort aufgeweitet, dadurch entsteht kein interner gefährlicher Zwischenfokus.
Damit ist diese Teleskopvariante für hohe Laserleistungen prädestiniert.
Die Abbildungen des Laserstabes hinter der Einkoppellinse sind dann virtuell.
Das Ergebnis einer Beispielrechnung für einen solchen Teleskoptyp mit 3 Linsen zeigt 5.
Die Gesamtlänge lässt sich noch erheblich verringern und der Durchmesser-Einstellbereich gleichzeitig vergrößern durch Auswahl anderer Linsen, bzw. durch Wahl einer mehrlinsigen Anordnung (z. B mit 4 Linsen(-Gruppen)).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4102505 [0014]
- EP 0400830 [0014]
- DE 3930495 [0014]
- EP 0992090 [0014, 0016]
- DE 19825092 [0014, 0015]
- EP 0723834 [0014]
- US 4353617 [0014, 0020, 0038]

Claims

Bearbeitungslaser mit einem Laserstab, einem planen Auskoppelspiegel und einem Teleskop, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine durch die Teleskop-Eintrittslinse erzeugte reduzierte geometrische Abbildung des Laserstabendes mit Hilfe einer Teleskop-Ausgangslinse oder einer Teleskop-Ausgangslinsengruppe ins Unendliche abgebildet werden kann, wobei die reduzierte Abbildung nur durch zwei zur optischen Achse parallele Teilstrahlen im Abstand des Laserstabradius und zwei weitere, auf der Hauptebene im Abstand des Laserstabradius beginnende und sich auf dem planen Auskoppelspiegel zentrisch kreuzende Teilstrahlen erzeugt wird.
Bearbeitungslaser mit einem Laserstab, einem planen Auskoppelspiegel und einem Teleskop, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine durch die Teleskop-Eintrittslinse erzeugte reduzierte geometrische Abbildung des Laserstabendes mit Hilfe einer Teleskop-Ausgangslinse oder einer Teleskop-Ausgangslinsengruppe direkt auf einem Werkstück abgebildet werden kann, wobei die reduzierte Abbildung nur durch zwei zur optischen Achse parallele Teilstrahlen im Abstand des Laserstabradius und zwei weitere, auf der Hauptebene im Abstand des Laserstabradius beginnende und sich auf dem planen Auskoppelspiegel zentrisch kreuzende Teilstrahlen erzeugt wird.
Bearbeitungslaser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskop wenigstens zwei den Ausgang bildende Linsen oder Linsengruppen besitzt, wobei der Austrittsstrahldurchmesser bzw. der Strahldurchmesser auf dem Werkstück veränderbar ist durch Abstandsvariation zwischen den Linsen bzw. Linsengruppen entlang der optischen Achse relativ zueinander und/oder relativ zur Teleskop-Eintrittslinse.
Bearbeitungslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsstrahldurchmesser bzw. der Strahldurchmesser auf dem Werkstück dadurch veränderbar ist, dass das Teleskop in seiner Gesamtheit entlang der optischen Achse verschiebbar ist.
Bearbeitungslaser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskop nur zwei Linsen umfasst.
Bearbeitungslaser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Teleskop teilweise oder vollständig aus Spiegeln aufgebaut ist.
Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks, wobei der Bearbeitungslaser einen Laserstab, einen planen Auskoppelspiegel und ein Teleskop umfasst, bei dem zumindest eine durch die Teleskop-Eintrittslinse erzeugte reduzierte geometrische Abbildung des Laserstabendes mit Hilfe einer Teleskop-Ausgangslinse oder einer Teleskop-Ausgangslinsen gruppe ins Unendliche abgebildet wird, wobei die reduzierte Abbildung nur durch zwei zur optischen Achse parallele Teilstrahlen im Abstand des Laserstabradius und zwei weitere, auf der Hauptebene im Abstand des Laserstabradius beginnende und sich auf dem planen Auskoppelspiegel zentrisch kreuzende Teilstrahlen erzeugt wird.
Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks, wobei der Bearbeitungslaser einen Laserstab, einen planen Auskoppelspiegel und ein Teleskop umfasst, bei dem zumindest eine durch die Teleskop-Eintrittslinse erzeugte reduzierte geometrische Abbildung des Laserstabendes mit Hilfe einer Teleskop-Ausgangslinse oder einer Teleskop-Ausgangslinsengruppe direkt auf das Werkstück abgebildet wird, wobei die reduzierte Abbildung nur durch zwei zur optischen Achse parallele Teilstrahlen im Abstand des Laserstabradius und zwei weitere, auf der Hauptebene im Abstand des Laserstabradius beginnende und sich auf dem planen Auskoppelspiegel zentrisch kreuzende Teilstrahlen erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsstrahldurchmesser bzw. der Strahldurchmesser auf dem Werkstück verändert wird, indem der Abstand zwischen wenigstens zwei den Ausgang des Teleskops bildenden Linsen oder Linsengruppen entlang der optischen Achse relativ zueinander und/oder relativ zur Teleskop-Eintrittslinse verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsstrahldurchmesser bzw. der Strahldurchmesser auf dem Werkstück verändert wird, indem das Teleskop in seiner Gesamtheit entlang der optischen Achse verschoben wird.