DE102009005809A1 - Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement - Google Patents

Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement Download PDF

Info

Publication number
DE102009005809A1
DE102009005809A1 DE200910005809 DE102009005809A DE102009005809A1 DE 102009005809 A1 DE102009005809 A1 DE 102009005809A1 DE 200910005809 DE200910005809 DE 200910005809 DE 102009005809 A DE102009005809 A DE 102009005809A DE 102009005809 A1 DE102009005809 A1 DE 102009005809A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fiber
jet outlet
outlet element
arrangement according
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200910005809
Other languages
English (en)
Inventor
Dirk Büche
Dietmar Dr. Kruse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Laser Marking Systems AG
Original Assignee
Trumpf Laser Marking Systems AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Laser Marking Systems AG filed Critical Trumpf Laser Marking Systems AG
Priority to DE200910005809 priority Critical patent/DE102009005809A1/de
Priority to PCT/IB2009/008052 priority patent/WO2010084377A2/de
Publication of DE102009005809A1 publication Critical patent/DE102009005809A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/262Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

Eine Faseranordnung (1) mit einer optischen Faser (3) und mit einem Strahlaustrittselement (4), welches fest mit dem freien Faserende (5) der optischen Faser (3) verbunden ist, weist erfindungsgemäß ein am Strahlaustrittselement (4) befestigtes, gegenüber diesem verstellbares Justierelement (6) zum Justieren des aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahls (10) zu einer Befestigungskontur (9) des Justierelements (6) auf.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Faseranordnung mit einer optischen Faser und mit einem Strahlaustrittselement, welches fest mit dem freien Faserende der optischen Faser verbunden ist, sowie ein Verfahren zum Plug&Plag-Anschließen des freien Faserendes einer optischen Faser, insbesondere eines Faserlasers, an einem Halter einer nachfolgenden Optik.
  • Kommerziell erhältliche Faserlaser besitzen den Nachteil, dass die Position des Strahlaustritts bezüglich der äusseren Abmessungen des Strahlaustrittselements hohe Toleranzen aufweist. Wird das Strahlaustrittselement in einen optischen Aufbau eingebaut, der z. B. durch einen Bearbeitungskopf gegeben sein kann, so müssen die individuellen Abweichungen der Position des Strahlaustritts durch entsprechende Justage des optischen Aufbaus, beispielsweise eines Halters, in dem das Strahlaustrittselement fixiert ist, oder einer oder mehrerer der nachfolgenden Optiken, kompensiert werden. Dazu muss der optische Aufbau eine entsprechende Justierbarkeit vorsehen. Weil die Justage auf ein individuelles Strahlaustrittselement optimiert ist, muss der optische Aufbau bei einem Tausch des Strahlaustrittselements, beispielsweise im Falle eines Defektes des Faserlasers, erneut justiert werden.
  • Das Problem verschärft sich bei Strahlaustrittselementen, die aufgrund ihrer Symmetrie (beispielsweise Zylinder- oder Kegelsymmetrie) einen Einbau in verschiedenen Positionen erlauben. Die Justage ist hier nicht nur auf ein individuelles Strahlaustrittselement, sondern auch auf eine fixe Einbauposition optimiert. Der optische Aufbau muss nicht nur bei einem Tausch des Strahlaustrittselements, sondern auch bei einer Änderung der Einbauposition neu justiert werden. Eine freie Wahl der Einbauposition, die erwünscht ist, um beispielsweise Torsionsspannungen im Verbindungskabel zwischen Faserlaserstrahlquelle und Strahlaustrittselement zu minimieren, ist deshalb nur eingeschränkt möglich.
  • Der Laserstrahl durchläuft nach seinem Austritt aus dem Strahlaustrittselement in der Regel nachgeschaltete Optiken wie beispielsweise Linsen oder einen optischen Scanner. Werden Linsen unmittig getroffen, so ändert sich die Strahlrichtung, und Strahlqualität und Strahlprofil werden negativ beeinflusst. Es kann zu Beschneidungen des Strahls beispielsweise an Linsenfassungen, Spiegeln oder der Eintrittsapertur eines Scanners kommen. Deshalb ist eine hohe Genauigkeit von Strahlposition und Strahlrichtung erforderlich. Insbesondere darf die Abweichung der Strahlposition in der Regel maximal wenige Prozent des Strahldurchmessers betragen. Bevorzugt ist ein Strahlversatz kleiner 10%, besonders bevorzugt kleiner 5% des Strahldurchmessers. Die Anforderungen bzgl. der Positionierung des Laserstrahls sind deshalb bei kleinen Strahldurchmessern besonders hoch.
  • Bei optischen Fasern mit einem Endspleiss am Faserende ist das Hauptproblem die Toleranz des Winkels, unter dem die Faser und der Endspleiss verspleisst sind. Die Folge ist eine Richtungsabweichung und/oder ein Strahlversatz des Ausgangsstrahls bzgl. der optischen Achse des Strahlaustrittselements. Letzteres tritt insbesondere dann auf, wenn das Strahlaustrittselement eine Kollimationsoptik beinhaltet. Ähnliche Probleme treten beispielsweise auf bei nicht-zentrisch positioniertem Faserende, bei Winkelfehlern der Faserendfacette, bei schrägem Verlauf des Faserendes oder bei Dezentrierung, Verkippung oder Fertigungsfehlern nachgeschalteter Optiken (beispielsweise Linsen oder optische Isolatoren).
  • Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer optischen Faseranordnung der eingangs genannten Art die Justierung des Strahlaustrittselements bezüglich einer nachfolgenden Optik zu vereinfachen, sowie ein Verfahren zum Plug&Plag-Anschließen der optischen Faser einer solchen Faseranordnung anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein am Strahlaustrittselement befestigtes, gegenüber diesem verstellbares Justierelement zum Justieren des aus dem Strahlaustrittselement austretenden Laserstrahls zu einer Befestigungskontur des Justierelements.
  • Das erfindungsgemäße Justierelement ermöglicht eine Justage des Strahlaustrittselements und somit des daraus austretenden Laserstrahls bezüglich der für die Einbauposition im nachfolgenden optischen Aufbau relevanten Befestigungskontur. Die hohen Toleranzen der Position des Laserstrahlaustritts werden nicht mehr auf der Seite des optischen Aufbaus, sondern auf der Seite des Strahlaustrittselements kompensiert. Einfache Tauschbarkeit des Strahlaustrittselements und, bei Strahlaustrittselementen mit entsprechender Symmetrie, freie Wahl ihrer Einbauposition sind gewährleistet. Erfindungsgemäß ist also sichergestellt, dass der aus dem Strahlaustrittselement austretende Laserstrahl bezüglich der Befestigungskontur, die für die Position des Strahlaustrittselements im befestigten Zustand massgeblich ist, hinreichend genau festgelegt ist.
  • Bevorzugt ist das Justierelement gegenüber dem Strahlaustrittselement radial zu dem aus dem Strahlaustrittselement austretenden Laserstrahl justierbar, wozu das Justierelement am Strahlaustrittselement verschiebbar geführt sein kann.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Justierelement am Strahlaustrittselement mittels sich im Wesentlichen parallel zu dem aus dem Strahlaustrittselement austretenden Laserstrahl erstreckender Schrauben, welche durch Löcher des Justierelements, deren Durchmesser größer als der Schaftdurchmesser der Schrauben ist, hindurchgreifen, radial zu dem aus dem Strahlaustrittselement austretenden Laserstrahls verschiebbar gelagert und auch feststellbar.
  • Alternativ oder zusätzlich zur radialen Justierung kann das Justierelement am Strahlaustrittselement auch verkippbar und/oder axial verschiebbar gelagert und feststellbar sein, um neben der Laserstrahlposition auch die Laserstrahlrichtung justieren zu können.
  • Die Befestigung des justierten Justierelements am Strahlaustrittselement kann auf jedwede bekannte Art und Weise erfolgen, und zwar entweder reversibel, z. B. durch Festklemmen oder Festschrauben, oder irreversibel, z. B. durch Festkleben oder Festschweißen.
  • Vorzugsweise ist an die Faserendfläche des freien Faserendes der optischen Faser ein Endspleiss, insbesondere ein kernloses Faserstück oder ein massiver Glaskörper, angebracht, so dass sich der Laserstrahl innerhalb des Endspleisses bereits aufweitet und dadurch die Intensitätsdichte an der Grenzfläche zwischen Glas und Luft verringert ist. Vorteilhaft weist der Endspleiss einen radialen Brechungsindexverlauf und/oder eine gekrümmte Strahlaustrittsfläche auf.
  • Besonders bevorzugt ist das Justierelement mittels seiner Befestigungskontur an einem Halter einer nachfolgenden Optik befestigt, wobei der aus dem Strahlaustrittselement austretende Laserstrahl entweder kollinear zur optischen Achse der nachfolgenden Optik ausgerichtet ist oder die optische Achse der nachfolgenden Optik in einem vorbestimmten Punkt schneidet. Im letzteren Fall ermöglicht die Vorjustage des Justierelement auf stets den gleichen vorbestimmten Schnittpunkt, dass die optische Faser mithilfe der Befestigungskontur des Justierelements an dem Halter angebracht werden kann, ohne dass noch eine weitere Justierung erforderlich ist. Besonders vorteilhaft wird der vorbestimmte Schnittpunkt so gewählt, dass der Einfluss einer Verkippung des Laserstrahles auf den nachfolgenden Strahlverlauf minimiert wird. Das Kriterium für die Minimierung hängt von den spezifischen Eigenschaften des nachfolgenden optischen Aufbaus ab. Beispielsweise kann der maximal auftretende Abstand des Laserstrahlmittelpunktes von der optischen Achse des nachfolgenden optischen Aufbaus oder der Leistungsverlust an im optischen Aufbau auftretenden Aperturen minimiert werden. Weitere Beispiele sind eine Minimierung des maximalen Fehlwinkels oder des maximalen Strahlversatzes, unter dem der Laserstrahl aus dem nachfolgenden optischen Aufbau austritt. Wenn es sich bei dem nachfolgenden optischen Aufbau um eine Anordnung von Linsen handelt, kann das Kriterium auch beinhalten, dass der Schnittpunkt in der Hauptebene einer dieser Linsen liegt. Auf diese Weise wird die bestehende Richtungsabweichung durch diese Linse nicht verändert, und Richtungsabweichung und maximaler Strahlversatz hinter der Linsenanordnung lassen sich auf vereinfachte Weise bestimmen.
  • Vorzugsweise ist die Befestigungskontur des Justierelements invariant gegenüber unterschiedlichen Befestigungsdrehwinkeln am Halter und kann beispielsweise durch eine rotationssymmterische Außenfläche des Justierelements gebildet sein.
  • Der Faserkerndurchmesser der optischen Faser ist insbesondere kleiner als 100 μm, bevorzugt kleiner als 50 μm, besonders bevorzugt kleiner als 25 μm. Die optische Faser ist vorzugsweise für Laserstrahlung mit einer Leistung von größer als 5 W, bevorzugt größer als 10 W, besonders bevorzugt größer als 20 W oder mehr ausgelegt.
  • Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das andere Faserende der optischen Faser mit einem Faserlaser verbunden, der beispielsweise als ein gepulster Faserlaser mit einer Pulsspitzenleistung von größer 1 kW oder mehr (z. B. 5, 10, 100 kW) ausgebildet sein kann. Alternativ kann die optische Faser integraler Bestandteil eines Faserlasers, beispielsweise eine aktive Doppelkernfaser eines Hauptverstärkers, sein. In diesem Fall können der Faserlaser und das Strahlaustrittselement eine bauliche Einheit bilden, in die sich das Justierelement ohne weitere Vergrößerung der Außenabmessungen integrieren lässt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Faserlaser als Faserlaser mit abgesetztem Hauptverstärker ausgeführt ist, d. h. wenn die (oder mehrere) letzte Faserverstärkerstufen der Verstärkerkette räumlich von dem Laseroszillator und ggf. weiteren Verstärkerstufen durch ein Lichtleiterkabel getrennt sind. Diese räumliche Trennung bewirkt eine verringerte Größe und dadurch eine bessere Integrierbarkeit der baulichen Einheit, die das Strahlaustrittselement und das Justierelement enthält. Als weiterer Vorteil muss weniger Verlustwärme von der baulichen Einheit abgeführt werden, da beispielsweise die Verlustleistung der Pumpdioden an einem räumlich getrennten Ort anfällt.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Plug&Plag-Anschließen des freien Faserendes einer optischen Faser, insbesondere eines Faserlasers, an einem Halter einer nachfolgenden Optik, wobei das freie Faserende der optischen Faser fest mit einem Strahlaustrittselement verbunden ist und am Strahlaustrittselement ein Justierelement befestigt ist, das gegenüber dem Strahlaustrittselement verstellbar ist und eine Befestigungskontur zur Befestigung am Halter aufweist, wobei erfindungsgemäß vor dem Plug&Plag-Anschließen das Justierelement gegenüber dem Strahlaustrittselement derart justiert und festgestellt wird, dass bei dem am Halter befestigtem Strahlaustrittselement der aus dem Strahlaustrittselement austretende Laserstrahl entweder kollinear zur optischen Achse der nachfolgenden Optik ausgerichtet ist oder die optische Achse der nachfolgenden Optik in einem vorbestimmten Punkt schneidet, und dass anschließend die optische Faser mittels der Befestigungskontur des Justierelements am Halter befestigt wird.
  • Vorzugsweise wird dabei der Schnittpunkt des aus dem Strahlaustrittselement austretenden Laserstrahls mit der optischen Achse der nachfolgenden Optik derart gewählt, dass der Einfluss einer Verkippung des Laserstrahles auf den nachfolgenden Strahlverlauf minimiert ist.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Faseranordnung mit einem mittels eines Justierelements zu einer nachfolgenden Optik ausgerichteten Strahlaustrittselement einer optischen Faser;
  • 2a, 2b eine kollineare Ausrichtung (2a) und eine definierte Schnittpunktausrichtung (2b) des aus dem Strahlaustrittselement austretenden Laserstrahls bezüglich der nachfolgenden Optik;
  • 3 schematisch die optischen Komponenten des in 1 gezeigten Strahlaustrittselements; und
  • 4a, 4b beispielhaft ein Ausführungsbeispiel eines am Strahlaustrittselement befestigten, gegenüber diesem radial verstellbaren erfindungsgemäßen Justierelements;
  • 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Faseranordnung, bei der das Strahlaustrittselement und ein diesem vorgeordneter abgesetzter Hauptverstärker eine bauliche Einheit bilden; und
  • 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Faseranordnung, bei der das Strahlaustrittselement und ein diesem vorgeordneter Faserlaser eine bauliche Einheit bilden.
  • Die in 1 gezeigte Faseranordnung 1 umfasst einen Faserlaser 2 zum Erzeugen des Laserlichts, eine an den Faserlaser 2 angeschlossene optische Faser (Glasfaser) 3, welche das Laserlicht führt, ein Strahlaustrittselement 4, welches fest mit dem freien Faserende 5 der optischen Faser 3 verbunden ist, ein am Strahlaustrittselement 4 verstellbar befestigtes Justierelement 6, sowie eine dem Strahlaustrittselement 4 nachgeordnete Optik 7 mit einem Halter 8, an dem eine Befestigungskontur (Außenoberfläche) 9 des Justierelements 6 befestigt ist.
  • Das Justierelement 6 ist am Strahlaustrittselement 4 radial zu dem aus dem Strahlaustrittselement 4 austretenden Laserstrahl 10 verschiebbar geführt (Doppelpfeile 11) und in der justierten Position feststellbar, um den Laserstrahl 10 relativ zu der Befestigungskontur 9 des Justierelements 6 und damit zu der optischen Achse 12 der Optik 7 auszurichten. Zusätzlich oder alternativ zu der gezeigten radialen Verstellbarkeit kann das Justierelement 6 am Strahlaustrittselement 4 auch verkippbar und/oder axial verschiebbar gelagert und feststellbar sein.
  • Wie in 2 gezeigt, erfolgt diese Ausrichtung derart, dass bei bereits paralleler Ausrichtung der Laserstrahl 10 kollinear zur optischen Achse 12 der Optik 7 ausgerichtet ist (2a) oder bei nichtparalleler Ausrichtung, d. h. bei bestehender Richtungsabweichung, der Laserstrahl 10 die optische Achse 12 der Optik 7 in einem vorbestimmten Punkt 13 schneidet (2b). Dieser Punkt 13 ist vorteilhaft so zu wählen, dass die Auswirkung der Richtungsabweichung möglichst gering ist. Im Falle einer als Aufweitungsteleskop ausgebildeten Optik 7 ist es besonders vorteilhaft, diesen Punkt 13 in die Hauptebene der Aufweitungslinse des Aufweitungsteleskops zu legen. Auf diese Weise wird die bestehende Richtungsabweichung durch die Aufweitungslinse nicht verändert, und Richtungsabweichung und maximaler Strahlversatz hinter dem Teleskop lassen sich einfach bestimmen. Alternativ kann der Punkt 13 beispielsweise auch so berechnet werden, dass der aufgeweitete Strahl die kleinste ihn begrenzende Apertur mittig durchläuft und auf diese Weise der maximal mögliche Leistungsverlust minimiert wird.
  • Vor der Befestigung der optischen Faser 3 am Halter 8 wird das Justierelement 6 gegenüber dem Strahlaustrittselement 4 derart vorjustiert, dass bei später am Halter 8 befestigtem Justierelement 6 der aus dem Strahlaustrittselement 4 austretende Laserstrahl 10 entweder kollinear zur optischen Achse 12 der Optik 7 ausgerichtet ist (2a) oder die optische Achse 12 der Optik 7 in dem vorbestimmten Punkt 13 schneidet (2b). Diese Vorjustage ermöglicht es, die optische Faser 3 mithilfe der Befestigungskontur 9 des Justierelements 6 an dem Halter 8 anzubringen, ohne dass noch eine weitere Justierung erförderlich ist. Durch die Vorjustage wird eine Plug&Plag-Funktionalität zwischen dem Strahlaustrittselement 4 und dem Halter 8 erreicht, und zwar auch bei einem Tausch des Strahlaustrittselements 4, da der Laserstrahl 10 in stets gleicher Weise zur Befestigungskontur 9 und damit auch zur nachfolgenden Optik 7 ausgerichtet ist.
  • Das in 3 im Detail gezeigte Strahlaustrittelement 4 dient typischerweise zur Kollimation des divergent aus dem freien Faserende 5 austretenden Laserstrahls 10. Bei Systemen, wie z. B. Kurzpulssystemen, in denen hohe Spitzenleistungen auftreten, wird oft ein Endspleiss 15 auf die Faserendfläche 16 aufgebracht, innerhalb dessen sich der Laserstrahl 10 bereits aufweitet. Auf diese Weise wird die Intensitätsdichte auf der Grenzfläche zwischen Glas und Luft verringert, die andernfalls zur Zerstörung der Faserendfläche 16 führen kann. Der Endspleiss 15 kann beispielsweise durch ein Stück kernloser Glasfaser oder durch einen massiven Glaskörper gebildet sein, deren Strahlaustrittsfläche 17 antireflexionsbeschichtet sein kann. Zum Zwecke der Kollimation kann der Endspleiss 15 einen radialen Brechungsindexverlauf aufweisen, kann seine Strahlaustrittsfläche 17 gekrümmt sein und/oder kann eine separate Kollimationsoptik (z. B. Kollimationslinse) 18 vorgesehen sein. Das Strahlaustrittselement 4 kann außerdem noch weitere Elemente beinhalten, wie beispielsweise einen optischen Isolator 19 und/oder ein Schutzglas 20. Die separate Kollimationsoptik 18, der Isolator 19 und/oder das Schutzglas 20 können statt im Strahlaustrittselement 4 auch im Justierelement 6 angeordnet sein.
  • 4 zeigt beispielhaft ein am Strahlaustrittselement 4 befestigtes, gegenüber diesem radial zum austretenden Laserstrahl 10 verstellbares Justierelement 6. Am hinteren Ende des Strahlaustrittselements 4 ist ein die optische Faser 3 führendes Faserkabel 21 befestigt. Das Justierelement 6 liegt an der vorderen Stirnseite des Strahlaustrittselements 4 an und ist daran mittels Schrauben 22 befestigt, welche sich parallel zu dem aus dem Strahlaustrittselement 4 austretenden Laserstrahl 10 erstrecken, durch Löcher 23 des Justierelements 6 hindurchgreifen und in Gewindelöcher 24 des Strahlaustrittselements 4 eingeschraubt sind. Der Durchmesser der Löcher 23 ist größer als der Schaft- bzw. Kopfdurchmesser der Schrauben 22, so dass das Justierelement 6 aufgrund dieses radialen Spiels gegenüber dem Strahlaustrittselement 4 radial verschiebbar gelagert ist und in der justierten Position festgeschraubt werden kann. Zusätzlich zu dieser radialen Verschiebbarkeit kann auch eine Verkippung und/oder eine axiale Verschiebung des Justierelements 6 bezüglich des Strahlaustrittselements 4 vorgesehen sein, um neben der Laserstrahlposition auch die Laserstrahlrichtung justieren zu können. Die zylindrische Außenmantelfläche des Justierelements 6 bildet die Befestigungskontur 9, die somit invariant gegenüber einem am Halter 8 verdrehten Einbau des Justierelements 6 ist.
  • 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Faseranordnung 1, bei der das Strahlaustrittselement 4 und ein diesem vorgeordneter abgesetzter Hauptverstärker 25 eine bauliche Einheit bilden und ein Halter und eine nachfolgende Optik nicht gezeigt sind. Das Faserkabel 21 führt neben der Faser 3 weitere Fasern zur Zuführung des Pumplichtes (hier nicht dargestellt) zum Pumpen des Hauptverstärkers 25. An das freie Faserende 5 der Faser 3 schließt sich der Hauptverstärker 25 an, der beispielsweise im Wesentlichen durch eine aktive Doppelkernfaser (Verstärkerfaser) 26 gebildet sein kann, bei der der innere Kern das laseraktive Medium darstellt und das Laserlicht führt und der äußere Kern das Pumplicht führt, welches durch einen oder mehrere Pumplichtkoppler (hier nicht dargestellt) in den äußeren Kern eingekoppelt wird. An die Strahlaustrittsfläche 27 – der Doppelkernfaser 26 schließt sich der Endspleiss 15 an, der eine gekrümmte Strahlaustrittsfläche 17 besitzen kann, die eine Kollimation des austretenden Laserstrahls bewirkt. Das Strahlaustrittselement 4 kann zusätzlich einen optischen Isolator 19 beinhalten. Das Justierelement 6 ist durch das Gehäuse der baulichen Einheit gegeben, innerhalb dessen das Strahlaustrittselement 4 in radialer (Doppelpfeile 11) und/oder axialer Richtung verschiebbar und/oder verkippbar gehaltert ist. Die Befestigungskontur 9 kann durch Positionselemente in der vorderen Fläche 28 des Justierelements 6 gegeben sein, die mittels entsprechender Befestigungselemente des Halters der nachfolgenden Optik eine wohldefinierte Positionierung des Justierelementes 6 erlauben.
  • 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Faseranordnung 1, bei der das Strahlaustrittselement 4 und ein diesem vorgeordneter Faserlaser 2 eine bauliche Einheit bilden und ein Halter und eine nachfolgende Optik nicht gezeigt sind. Die Verstärkerfaser des Faserlasers 2 kann beispielsweise im Wesentlichen durch eine aktive Doppelkernfaser 26 gebildet sein, bei der der innere Kern das laseraktive Medium darstellt und das Laserlicht führt und der äußere Kern das Pumplicht führt, welches durch einen oder mehrere Pumplichtkoppler (hier nicht dargestellt) in den äußeren Kern eingekoppelt wird. An die Strahlaustrittsfläche 27 der Doppelkernfaser 26 schließt sich der Endspleiss 15 an, der eine gekrümmte Strahlaustrittsfläche 17 besitzen kann, die eine Kollimation des austretenden Laserstrahls bewirkt. Das Strahlaustrittselement 4 kann zusätzlich einen optischen Isolator 19 beinhalten. Das Justierelement 6 ist durch das Gehäuse der baulichen Einheit gegeben, innerhalb dessen das Strahlaustrittselement 4 in radialer (Doppelpfeile 11) und/oder axialer Richtung verschiebbar und/oder verkippbar gehaltert ist. Die Befestigungskontur 9 kann durch Positionselemente in der vorderen Fläche 28 des Justierelements 6 gegeben sein, die mittels entsprechender Befestigungselemente des Halters 8 der nachfolgenden Optik 7 eine wohldefinierte Positionierung des Justierelementes 6 erlauben.

Claims (21)

  1. Faseranordnung (1) mit einer optischen Faser (3; 26) und mit einem Strahlaustrittselement (4), welches fest mit dem freien Faserende (5; 27) der optischen Faser (3; 26) verbunden ist, gekennzeichnet durch ein am Strahlaustrittselement (4) befestigtes, gegenüber diesem verstellbares Justierelement (6) zum Justieren des aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahls (10) zu einer Befestigungskontur (9) des Justierelements (6).
  2. Faseranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (6) gegenüber dem Strahlaustrittselement (4) zumindest radial zu dem aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahl (10) verstellbar ist.
  3. Faseranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (6) am Strahlaustrittselement (4) radial zu dem aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahl (10) verschiebbar geführt und feststellbar ist.
  4. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (6) am Strahlaustrittselement (4) mittels sich im Wesentlichen parallel zu dem aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahl (10) erstreckender Schrauben (22), welche durch Löcher (23) des Justierelements (6), deren Durchmesser größer als der Schaftdurchmesser der Schrauben (22) ist, hindurchgreifen, radial zu dem aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahls (10) verschiebbar gelagert und feststellbar ist.
  5. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (6) am Strahlaustrittselement (4) verkippbar und/oder axial verschiebbar gelagert und feststellbar ist.
  6. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (6) in seiner justierten Position am Strahlaustrittselement (4) festgeklemmt, festgeschraubt, festgeklebt oder festgeschweißt ist.
  7. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlaustrittselement (4) oder das Justierelement (6) eine Kollimationsoptik (18) aufweist.
  8. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Faserendfläche (16; 27) des freien Faserendes (5) der optischen Faser (3; 26) ein Endspleiss (15), insbesondere ein kernloses Faserstück oder ein massiver Glaskörper, angebracht ist.
  9. Faseranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlaustrittsfläche (17; 26) des Endspleisses (15) gekrümmt ist.
  10. Faseranordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Endspleiss (15) einen radialen Brechungsindexverlauf aufweist.
  11. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strahlaustrittselement (4) oder das Justierelement (6) einen optischen Isolator (19) aufweist.
  12. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Justierelement (6) mittels seiner Befestigungskontur (9) an einem Halter (8) einer nachfolgenden Optik (7) befestigt ist und dass der aus dem Strahlaustrittselement (4) austretende Laserstrahl (10) entweder kollinear zur optischen Achse (12) der nachfolgenden Optik (7) ausgerichtet ist oder die optische Achse (17) der nachfolgenden Optik (7) in einem vorbestimmten Punkt (13) schneidet.
  13. Faseranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt (13) des aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahls (10) mit der optischen Achse (12) der nachfolgenden Optik (7) derart gewählt ist, dass der Einfluss einer Verkippung des Laserstrahles (10) auf den nachfolgenden Strahlverlauf minimiert ist.
  14. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungskontur (9) des Justierelements (6) invariant gegenüber einer verdrehten Einbauposition ist.
  15. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkerndurchmesser der optischen Faser (3; 26) kleiner als 100 μm, bevorzugt kleiner als 50 μm, besonders bevorzugt kleiner als 25 μm, ist.
  16. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (3; 26) für Laserstrahlung mit einer Leistung größer als 5 W und mehr ausgelegt ist.
  17. Faseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Faserende der optischen Faser (3) mit einem Faserlaser (2) verbunden ist.
  18. Faseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Faser (26) die Verstärkerfaser eines Faserlasers (2) oder eines abgesetzten Hauptverstärkers (25) ist.
  19. Faseranordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserlaser (2) als ein gepulster Faserlaser mit einer Pulsspitzenleistung von größer 1 kW oder mehr ausgebildet ist.
  20. Verfahren zum Plug&Plag-Anschließen des freien Faserendes (5; 27) einer optischen Faser (3; 26), insbesondere eines Faserlasers (2), an einem Halter (8) einer nachfolgenden Optik (7), wobei das freie Faserende (5; 27) der optischen Faser (3; 26) fest mit einem Strahlaustrittselement (4) verbunden ist und am Strahlaustrittselement (4) ein Justierelement (6) befestigt ist, das gegenüber dem Strahlaustrittselement (4) verstellbar ist und eine Befestigungskontur (9) zur Befestigung am Halter (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Plug&Plag-Anschließen das Justierelement (6) gegenüber dem Strahlaustrittselement (4) derart justiert und festgestellt wird, dass bei am Halter (8) befestigtem Justierelement (6) der aus dem Strahlaustrittselement (4) austretende Laserstrahl (10) entweder kollinear zur optischen Achse (12) der nachfolgenden Optik (7) ausgerichtet ist oder die optische Achse (12) der nachfolgenden Optik (7) in einem vorbestimmten Punkt (13) schneidet, und dass anschließend die optische Faser (3; 26) mittels der Befestigungskontur (9) des Justierelements (6) am Halter (8) befestigt wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittpunkt (13) des aus dem Strahlaustrittselement (4) austretenden Laserstrahls (10) mit der optischen Achse (12) der nachfolgenden Optik (7) derart gewählt wird, dass der Einfluss einer Verkippung des Laserstrahles (10) auf den nachfolgenden Strahlverlauf minimiert ist.
DE200910005809 2009-01-22 2009-01-22 Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement Ceased DE102009005809A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910005809 DE102009005809A1 (de) 2009-01-22 2009-01-22 Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement
PCT/IB2009/008052 WO2010084377A2 (de) 2009-01-22 2009-12-22 Faseranordnung mit justierbarem strahlaustrittselement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910005809 DE102009005809A1 (de) 2009-01-22 2009-01-22 Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009005809A1 true DE102009005809A1 (de) 2010-07-29

Family

ID=42133749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910005809 Ceased DE102009005809A1 (de) 2009-01-22 2009-01-22 Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009005809A1 (de)
WO (1) WO2010084377A2 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3914442A1 (de) * 1988-08-15 1990-02-22 Nagema Veb K Schwingungsisolierte laserstrahleinkoppelvorrichtung
US4930858A (en) * 1988-05-09 1990-06-05 Tektronix, Inc. Fiber optic mounting and alignment apparatus
US6773170B1 (en) * 1999-08-27 2004-08-10 Goran Dimitrov Georgiev Method and device for connection and adjustment of optical units: elements, modules, devices, and systems
US20060127000A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-15 Rainer Heidemann Optical fiber coupler
DE102007051294A1 (de) * 2007-07-20 2009-01-22 Lasos Lasertechnik Gmbh Optische Steckverbindung für Lichtwellenleiter

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2704140A1 (de) * 1977-02-02 1978-08-03 Licentia Gmbh Vorrichtung zum justieren einer lichtleitfaser
US4815812A (en) * 1982-10-25 1989-03-28 Litton Systems, Inc. Alignable single channel fiber optic rotary joint
EP1482337A1 (de) * 2003-05-30 2004-12-01 TRUMPF Laser GmbH + Co.KG Lichtleitersteckeranordnung und Herstellungsverfahren dafür
EP1650839A1 (de) * 2004-10-20 2006-04-26 Wavelight Laser Technologie AG Faserlaservorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4930858A (en) * 1988-05-09 1990-06-05 Tektronix, Inc. Fiber optic mounting and alignment apparatus
DE3914442A1 (de) * 1988-08-15 1990-02-22 Nagema Veb K Schwingungsisolierte laserstrahleinkoppelvorrichtung
US6773170B1 (en) * 1999-08-27 2004-08-10 Goran Dimitrov Georgiev Method and device for connection and adjustment of optical units: elements, modules, devices, and systems
US20060127000A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-15 Rainer Heidemann Optical fiber coupler
DE102007051294A1 (de) * 2007-07-20 2009-01-22 Lasos Lasertechnik Gmbh Optische Steckverbindung für Lichtwellenleiter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010084377A3 (de) 2010-09-30
WO2010084377A2 (de) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2291695B1 (de) Vorrichtung zum fügen und tapern von fasern oder von anderen optischen bauelementen
DE3128190C2 (de)
DE19823934A1 (de) Vorrichtung zum Koppeln einer Lichtquelle mit einer Lichtleitfaser
DE102017114002A1 (de) Lichtleitfasereinheit mit Faserendkappe und Verfahren zur Herstellung einer Lichtleitfasereinheit
DE2442888A1 (de) Laserresonator
EP0447768A1 (de) Lasermodul
DE68922789T2 (de) Justierbare faseroptische Stecker.
EP2056144B1 (de) Endstück für Lichtleitfaser
DE102016116410A1 (de) Optisches system zur einkopplung von laserlicht in eine lichtleitfaser, insbesondere eine einmoden-faser und ein verfahren zur erhöhung einer einstellgenauigkeit eines fokus eines lichtstrahls
DE102009005809A1 (de) Faseranordnung mit justierbarem Strahlaustrittselement
EP1520198A2 (de) Laserbearbeitungsmaschine
DE102017209325B4 (de) F-Theta-Objektiv mit zumindest einer ersten und einer zweiten optischen Baugruppe und eine Anordnung zur Lasermaterialbearbeitung mit einem F-Theta-Objektiv
DE102010041689B4 (de) Buchse zur Aufnahme eines Steckers mit einem Lichtleiter
WO2000014582A2 (de) Abschlussstück für lichtleitfasern
WO2007082568A1 (de) Optikeinheit und verfahren zum laser-remoteschweissen
EP3421170B1 (de) Vorrichtung zum bohren und/oder für materialabtragung mittels laserstrahlung ; verwendung solcher vorrichtung zum bohren und/oder für materialabtragung mittels laserstrahlung ; verfahren zur montage eines porroprismas in einer rotationseinheit
DE102017113945B4 (de) Modulares optisches Baukastensystem für fokusnahe Strahldichteverteilungen mit alternierendem Strahldichteprofil
EP1666944B1 (de) Optischer Faserkoppler
WO1989003273A1 (en) Process and device for producing coupling points for fibre optics connecting plugs
DD242105A1 (de) Beleuchtungseinrichtung fuer mikroskope und projektoren
DE29816108U1 (de) Abschlußstück für Lichtleitfasern
EP3418793A1 (de) Modulares optisches baukastensystem für kollimierte top-hat verteilung
DE4232326A1 (de) Koppelanordnung für die Kopplung einer optischen Faser an ein optoelektronisches Modul
DE102019109794A1 (de) F-Theta-Objektiv mit einer ersten und zumindest einer zweiten optischen Baugruppe
DE10018874C2 (de) Vorrichtung zur Frequenzkonversion des Lichts eines Lasers

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final

Effective date: 20120925