DE102019108084A1 - zoom optics - Google Patents
zoom optics Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019108084A1 DE102019108084A1 DE102019108084.3A DE102019108084A DE102019108084A1 DE 102019108084 A1 DE102019108084 A1 DE 102019108084A1 DE 102019108084 A DE102019108084 A DE 102019108084A DE 102019108084 A1 DE102019108084 A1 DE 102019108084A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- lens
- optical system
- focal length
- lenses
- lens group
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/30—Collimators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
- B23K26/046—Automatically focusing the laser beam
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
- B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
- G02B15/144—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only
- G02B15/1441—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive
- G02B15/144109—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective having four groups only the first group being positive arranged +--+
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/095—Refractive optical elements
- G02B27/0955—Lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
- G02B9/36—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- +
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Optik für Laserstrahlung und stellt ein optisches System zur Abbildung von Laserstrahlung mit einstellbarem Abbildungsmaßstab zur Verfügung, umfassend vier Linsen, welche in drei Linsengruppen angeordnet sind, wobei die in Strahlrichtung der Laserstrahlung angeordnete erste Linsengruppe eine erste Linse mit positiver Brennweite umfasst, die zweite Linsengruppe eine zweite und eine dritte Linse mit negativer Brennweite und die dritte Linsengruppe eine vierte Linse mit positiver Brennweite umfasst und zweite Linse eine plankonkave Form bis hin zu einem Meniskus aufweist und die dritte Linse bikonkav ist.The invention relates to an optical system for laser radiation and provides an optical system for imaging laser radiation with an adjustable magnification, comprising four lenses, which are arranged in three lens groups, wherein the arranged in the beam direction of the laser radiation first lens group comprises a first lens with a positive focal length, the second lens group comprises second and third negative focal length lenses, and the third lens group comprises a fourth positive focal length lens, and the second lens has a plano-concave shape to a meniscus, and the third lens is biconcave.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Optik für Laserstrahlung.The invention relates to an optic for laser radiation.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Lasern mit hoher Leistung werden zur Materialbearbeitung eingesetzt. Der aus einem Lichtleitkabel austretende Laserstrahl wird in einem an dessen Ende angebrachten Laserkopf mittels Laseroptiken mit entsprechenden Linsen kollimiert und anschließend fokussiert.High power lasers are used for material processing. The emerging from a light guide laser beam is collimated in a mounted at the end of the laser head by means of laser optics with corresponding lenses and then focused.
Bei Zoomkollimatoren kommt es durch Reflektion unter hohen Einfallswinkeln an optischen Flächen zu Energieeinträgen auf optomechanisch bewegten Teilen. Diese Teile müssen aufgrund von Dynamik und Kontamination reibungsarm gelagert werden. Dadurch sind sie automatisch zumeist auch gut thermisch entkoppelt, wodurch dann das Gehäuse der Optik nicht zur Kühlung und Ableitung von entstehender Wärme genutzt werden kann.With zoom collimators, reflections at high angles of incidence on optical surfaces lead to energy inputs on opto-mechanically moving parts. These parts must be stored friction-free due to dynamics and contamination. As a result, they are usually automatically thermally decoupled well, which then the housing of the optics can not be used for cooling and dissipation of heat produced.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen zur Verringerung der Reflektion von Laserstrahlung bekannt. So beschreibt das US-Patent
Aus der
Das veröffentliche chinesische Gebrauchsmuster mit der Nummer
Die veröffentlichte deutsche Patentanmeldung
Die veröffentlichte deutsche Patentanmeldung
Eine weitere Lösung zur Verbesserung der Leistung einer Zoomoptik bei der Verwendung hoher Laserleistungen wäre eine Kühlung der optischen Elemente, wie beispielsweise von Linsenfassungen. Dies ist jedoch konstruktiv sehr aufwendig und erfordert zudem auch einen höheren Aufwand bei der Wartung der Optiken.Another solution to improve the performance of zoom optics when using high laser powers would be to cool the optical elements, such as lens frames. However, this is structurally very complex and also requires a higher effort in the maintenance of the optics.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Lösung zur Verfügung zu stellen, die durch reduzierten Wärmeeintrag die Leistungstauglichkeit einer Zoomoptik erhöht und gleichzeitig einen kleinen Bauraum und eine minimale Anzahl an optischen Elementen gewährleistet.Object of the present invention is therefore to provide a solution that increases the performance of zoom optics by reduced heat input and at the same time ensures a small space and a minimum number of optical elements.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die vorlegende Erfindung stellt ein optisches System zur Abbildung von Laserstrahlung mit einstellbarem Abbildungsmaßstab umfassend eine Quelle zur Erzeugung einer Laserstrahlung mit einer Leistung von mehr als 4 kW, und weiterhin vier Linsen zur Verfügung, wobei die Linsen in drei Linsengruppen angeordnet sind, wobei die in Strahlrichtung der Laserstrahlung angeordnete erste Linsengruppe eine erste Linse mit positiver Brennweite umfasst, die zweite Linsengruppe eine zweite und eine dritte Linse mit negativer Brennweite und die dritte Linsengruppe mindestens eine vierte Linse mit positiver Brennweite umfasst und zweite Linse eine plankonkave Form bis hin zu einem Meniskus aufweist und die dritte Linse bikonkav ist.The present invention provides an optical system for imaging laser radiation with adjustable magnification comprising a source for generating a laser radiation with a power of more than 4 kW, and further four lenses available, wherein the lenses are arranged in three lens groups, wherein in the beam direction the laser radiation arranged first lens group comprises a first lens with positive focal length, the second lens group comprises a second and a third lens with negative focal length and the third lens group at least a fourth lens with positive focal length and second lens has a plano-concave shape to a meniscus and the third lens is biconcave.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Krümmungsradien der zweiten Linse von Seite 1 zu Seite 2 in Strahlrichtung zwischen 20 mm / 10 mm bis zu -100 mm /17 mm betragen.In a further embodiment, it is provided that the radii of curvature of the second lens from
Weiterhin können die Krümmungsradien der dritten Linse von Seite 1 zu Seite 2 in Strahlrichtung zwischen -20 mm /20 mm bis zu -50 mm /17 mm betragen.Furthermore, the radii of curvature of the third lens from
Es kann erfindungsgemäß zudem vorgesehen sein, dass keine Fläche einer der ersten bis vierten Linse bei maximaler Brennweite des optischen Systems einen lokalen Einfallswinkel von > 25° hat.It can also be provided according to the invention that no area of one of the first to fourth lenses has a local angle of incidence of> 25 ° at maximum focal length of the optical system.
Für die zweite und dritte Linse kann bei maximaler Brennweite des optischen Systems ein lokaler Einfallswinkel > 20° sein.For the second and third lenses, a maximum local focal length of the optical system can be a local angle of incidence> 20 °.
Erfindungsgemäß kann jede Linsengruppe zumindest je eine asphärische Fläche aufweist.According to the invention, each lens group can have at least one aspherical surface each.
Für das optische System kann zudem vorgesehen sein, dass die zweite Linse auf der ersten Seite eine asphärische Fläche aufweist.For the optical system, it can also be provided that the second lens has an aspherical surface on the first side.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann in der zweiten Linsengruppe eine Linse asphärisch und die andere Linse sphärisch sein.In a further embodiment of the invention, in the second lens group, one lens may be aspherical and the other lens may be spherical.
Die maximale Baulänge von virtueller Faserspitze bis zur letzten Kollimationslinse kann 195 mm betragen.The maximum length of the virtual fiber tip to the last collimating lens can be 195 mm.
Der Abstand von virtueller Faserspitze bis zur Fläche der ersten Linse kann minimal 50 mmm betragen.The distance from the virtual fiber tip to the surface of the first lens can be at least 50 mm.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die numerische Apertur größer 0,1 ist. Weiterhin kann die numerische Apertur 0,125 betragen.According to the invention, it is provided that the numerical aperture is greater than 0.1. Furthermore, the numerical aperture can be 0.125.
Das optische System nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zumindest eine der Linsen der zweiten Gruppe aus synthetischem Quarzglas besteht. The optical system according to one of the preceding claims, wherein at least one of the lenses of the second group consists of synthetic quartz glass.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Verwendung eines optischen Systems wie zuvor beschrieben zur Abbildung von Laserstrahlung mit einstellbarem Abbildungsmaßstab.Another object of the invention relates to the use of an optical system as described above for imaging of laser radiation with an adjustable magnification.
Es ist erfindungsgemäß auch eine Verwendung des zuvor beschriebenen optischen Systems in Kombination mit einem Halbleiter-Festkörperlaser, einem Scheiben-Laser oder einem Faser Laser vorgesehen.It is also provided according to the invention a use of the optical system described above in combination with a semiconductor solid-state laser, a disc laser or a fiber laser.
Weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, in der einfach bevorzugte Ausführungsformen und Implementierungen dargestellt sind. Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen und unterschiedlichen Ausführungsformen verwirklicht werden und ihre verschiedenen Details können in verschiedenen, offensichtlichen Aspekten modifiziert werden, ohne Lehre und Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dementsprechend sind die Zeichnungen und Beschreibungen als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen. Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können der Ausführung der Erfindung entnommen werdenOther aspects, features, and advantages of the present invention will become more readily apparent from the following detailed description, which illustrates simply preferred embodiments and implementations. The present invention may be embodied in other and different embodiments, and its various details may be modified in various, obvious aspects without departing from the spirit and scope of the present invention. Accordingly, the drawings and descriptions are to be considered illustrative and not restrictive. Additional objects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention
Figurenlistelist of figures
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher dargestellt. Dabei ist für den Fachmann offensichtlich, dass es sich nur um mögliche Ausführungsformen handelt, ohne dass die Erfindung auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt wird. Es zeigt:
-
1 Reflektivität in Abhängigkeit vom Einfallswinkel bei einer Wellenlänge für unterschiedlich polarisiertes Licht. -
2 Vergleich der spektralen Reflektivität einer Beschichtung bei unterschiedlichen Einfallswinkeln -
3 Schematische Darstellung von vier Linsen in drei Gruppen
-
1 Reflectivity as a function of the angle of incidence at a wavelength for differently polarized light. -
2 Comparison of the spectral reflectivity of a coating at different angles of incidence -
3 Schematic representation of four lenses in three groups
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden weitere Ausführungsformen beansprucht Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe lokale Einfallswinkel am Rand einer Linse immer unter definierten Grenzwinkeln zu halten. Dadurch wird die Erwärmung der gesamten Optik im Innenraum reduziert.The object of the invention is achieved by the features of the independent claims. The present invention solves the problem of always keeping local angles of incidence at the edge of a lens below defined critical angles. This reduces the heating of the entire look in the interior.
Bereits eine relativ kleine Änderung der Vergrößerung kann zu einem erheblichen Anstieg der Temperatur im Innenraum der Optik führen. Dies gilt insbesondere für Laser mit einer Leistung von mehr al 4 kW. Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung dazu haben ergeben, dass dies mit den Krümmungen der Linsen zusammenhängt, so dass in Randbereichen dann die Einfallswinkel bei einer kleinen Vergrößerung massiv ansteigen und die damit einhergehende Steigerung der Reflektivität sich in einem Temperaturanstieg widerspiegelt. Die reibungsarme Lagerung beweglicher Komponenten führt zu deren thermischer Entkopplung der Komponenten gegen das Gehäuse, so dass das Gehäuse die Wärme nicht ableiten und dadurch zur Kühlung beitragen kann.Even a relatively small change in magnification can lead to a significant increase in the temperature in the interior of the optics. This applies in particular to lasers with a capacity of more than 4 kW. Investigations of the inventors of the present application have shown that this is related to the curvatures of the lenses, so that in peripheral areas then the angles of incidence at a small magnification massively increase and the concomitant increase in reflectivity is reflected in a temperature increase. The low-friction mounting of movable components leads to their thermal decoupling of the components against the housing, so that the housing can not dissipate the heat and thereby contribute to cooling.
Bei Lichtleitkabeln für Laserleistungen im Multi-Kilowatt Bereich werden häufig Quarzglasblöcke an das Ende der Glasfaser angespleißt, um die Leistungsdichte auf der Grenzfläche zu Luft zu verringern. Durch die Brechung an dieser Grenzfläche scheint der Lichtkegel, welcher aus der Glasfaser austritt, von einer zur realen Position verschobenen Position zu kommen. Dieses durch den Quarzblock erzeugte Bild der realen Faserspitze wird auch virtuelle Faserspitze genannt, und ist durch die Brechung näher an der Optik als die reale Faserspitze. Wenn kein Quarzblock zum Abschluss der Glasfaser genutzt wird, ist nach dieser Definition die virtuelle Faserspitze identisch zur realen Faserspitze.For multi-kilowatt laser power fiber optic cables, quartz glass blocks are often spliced to the end of the fiber to reduce the power density at the interface with air. Due to the refraction at this interface, the cone of light which emerges from the glass fiber appears to come from a position shifted to the real position. This image of the real fiber tip generated by the quartz block is also called a virtual fiber tip, and is closer to the optic than the real fiber tip due to the refraction. If no quartz block is used to terminate the fiber, then, according to this definition, the virtual fiber tip is identical to the real fiber tip.
Bei kompakten Zoomkollimatoren können insbesondere bei großen Brennweiteneinstellungen sehr hohe lokale Einfallswinkel des Laserlichts auf den Linsen auftreten. Diese treten vornehmlich im Randbereich der Linsen auf, und da vor allen Dingen auf Linsen mit negativen Brennweiten. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Einfallswinkel auf den Linsen im Randbereich zu begrenzen. Hierzu werden erfindungsgemäß die Gruppen mit negativer Brennweite in zwei Linsen gesplittet, und zusätzlich die Krümmungen auf den negativen Linsen so gewählt, dass minimale Einfallswinkel erreicht werden.In the case of compact zoom collimators, very high local incidence angles of the laser light on the lenses can occur, in particular with large focal length settings. These occur mainly in the edge region of the lenses, and above all on lenses with negative focal lengths. According to the invention it is therefore proposed to limit the angles of incidence on the lenses in the edge region. For this purpose, according to the invention, the groups with negative focal length are split into two lenses, and in addition the curvatures on the negative lenses are selected so that minimal angles of incidence are achieved.
Es wird daher erfindungsgemäß ein Design mit 4 Linsen in 3 Baugruppen vorgeschlagen, wobei die Gruppe 1 eine Linse mit positiver Brechung, Gruppe 2 zwei Linsen mit negativer Brechung und Gruppe 3 eine Linse mit positiver Brechung aufweisen.It is therefore proposed according to the invention a design with 4 lenses in 3 modules, wherein the
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat es sich als konstruktiv vorteilhaft erwiesen die beiden mittleren negativen Linsen fest zu installieren und die beiden äußeren positiven Linsen mittels Antrieben verfahren zu können.According to the present invention, it has proven to be structurally advantageous to firmly install the two central negative lenses and to be able to move the two outer positive lenses by means of drives.
Die Krümmungen für L2 und L3 können wie folgt angegeben werden, wobei S1 und S2 die Seiten der Linsen in Strahlrichtung angeben und die Werte den jeweiligen Krümmungsradius in mm angeben:
Die Grenzen für die Krümmungen wurden berechnet, indem die erste Fläche der L2 festgelegt wurde und dann die restlichen Krümmungen im System dann experimentell optimiert wurden. Dies erfolgte unter den folgenden Randbedingungen:
- - Keine Fläche hat bei maximaler Brennweite des Zooms (=maximale Ausleuchtung der Linsen) einen lokalen Einfallswinkel > 25°;
- - Speziell für die Linsen der Negativgruppe soll der lokalen Einfallswinkel nicht > 20° sein;
- - Beugungsbegrenzte Abbildung in allen Positionen des Zoomkollimators möglich;
- - Für die Bauform von L2 nahe plankonkav kann bei konkaver Krümmungen der ersten Fläche auch eine asphärische Fläche verwendet werden
- - No area has a local angle of incidence> 25 ° at maximum focal length of the zoom (= maximum illumination of the lenses);
- - Especially for the lenses of the negative group, the local angle of incidence should not be> 20 °;
- - Diffraction-limited imaging possible in all positions of the zoom collimator;
- - For the design of L2 near plankonkav can be used in concave curvatures of the first surface and an aspherical surface
Ein lokaler Einfallswinkel von weniger als 20° hat sich als vorteilhaft erwiesen, da dadurch Rückreflexe von der negativen Gruppe auf die erste positive Linse und deren Fassung vermieden werden. Die erste positive Linse wird ja mittels eines Antriebs bewegt und ist deshalb aufgrund ihrer Lagerung thermisch isoliert und somit nur schwer zu kühlen.A local angle of incidence of less than 20 ° has proved to be advantageous because it avoids back reflections from the negative group to the first positive lens and its socket. The first positive lens is indeed moved by means of a drive and is therefore thermally insulated due to their storage and thus difficult to cool.
Für die positiven Linsen gilt dies so nicht und die Rückreflexe der positiven Gruppen treffen in erster Linie ortstationäre optische Elemente: L1 trifft das Schutzglas oder die Blende, L4 trifft L2/3. Die ortstationären, also unbewegten Elemente aber kann man gut kühlen, daher ist bei diesen Linsen auch ein höherer Einfallswinkel ohne Nachteile möglich.This is not the case for the positive lenses and the back-reflexes of the positive groups primarily affect stationary optical elements: L1 meets the protective glass or the diaphragm, L4 meets L2 / 3. But the stationary, so immobile elements can be cooled well, therefore, with these lenses, a higher angle of incidence without disadvantages is possible.
Es ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass jede Linsengruppe je eine asphärische Fläche aufweist. Dies wäre in der Negativgruppe bevorzugt L2/S1, da es schwerer ist, eine konkave asphärische Fläche zu machen und dies bei den starken Krümmungen unter Umständen sogar unmöglich ist, da das Bearbeitungswerkzeug an der Spitze nicht schmal genug werden kann.It is also provided according to the invention that each lens group each has an aspherical surface. This would be preferred in the negative group L2 / S1, as it is heavier, a concave aspheric surface This may even be impossible with the high curvatures, as the machining tool at the tip can not become narrow enough.
In der gesplitteten Negativgruppe kann aus Kostengründen eine Linse asphärisch sein, während die andere Linse sphärisch ist.In the split negative group, one lens may be aspherical for cost reasons, while the other lens is spherical.
Untersuchungen haben gezeigt, dass die zuvor genannten Parameter für den Aufbau der Linsengruppen bei einer maximalen Baulänge von 195 mm von virtueller Faserspitze bis zur letzter Kollimationslinse vorteilhaft sind. Der Abstand der virtuellen Faserspitze zur Fläche von L1 ist bevorzugt > 50 mm. Wenn die dritte, positive Linsengruppe entlang der optischen Achse beweglich ist, kann mit dem gezeigten Aufbau auch die Position der Hauptebene der Optik zur virtuellen Faserspitze verschoben werden. Zusammen mit einer Fokussierungsoptik ist dann neben der Vergrößerungsänderung auch eine Änderung der z-Lage des Fokus relativ zur Fokussierungslinse möglich. In diesem Fall haben Untersuchungen gezeigt, dass die zuvor genannten Parameter für den Aufbau der Linsengruppen bei einer maximalen Baulänge von 195 mm von virtueller Faserspitze bis zur letzter Kollimationslinse vorteilhaft sind, um einen minimalen Wärmeeintrag bei maximalem Verstellbereich in Vergrößerung und z-Lagenverstellung zu erreichen. Bei einer Beschränkung auf die reine Zoomfunktionalität haben die Untersuchungen gezeigt, dass die genannten Parameter bei einer maximalen Baulänge von 170 mm von virtueller Faserspitze bis zur letzten Kollimationslinse vorteilhaft sind.Investigations have shown that the aforementioned parameters for the construction of the lens groups with a maximum length of 195 mm from the virtual fiber tip to the last collimating lens are advantageous. The distance of the virtual fiber tip to the surface of L1 is preferably> 50 mm. With the structure shown, if the third positive lens group is movable along the optical axis, the position of the main plane of the optic can also be shifted to the virtual fiber tip. Together with a focusing optics, a change of the z position of the focus relative to the focusing lens is then possible in addition to the change in magnification. In this case, studies have shown that the aforementioned parameters for the construction of the lens groups with a maximum length of 195 mm from the fiber tip to the last Kollimationslinse are advantageous to achieve minimal heat input at maximum adjustment range in magnification and z-position adjustment. In the case of a limitation to the pure zoom functionality, the investigations have shown that the parameters mentioned are advantageous with a maximum length of 170 mm from the virtual fiber tip to the last collimating lens.
Erfindungsgemäß ist eine Numerische Apertur größer 0,1 vorgesehen, diese kann auch gleich 0,125 sein. Grundsätzlich gilt es zu stark gekrümmte Linsen auszuschließen, da diese nicht mehr bis an den Rand ausgeleuchtet werden.According to the invention, a numerical aperture greater than 0.1 is provided, which may also be equal to 0.125. Basically, it is important to exclude heavily curved lenses, as they are no longer illuminated to the edge.
Hierdurch ist es möglich, eine Beschichtung ohne einen komplexen lateralen Schichtdickenverlauf zu fertigen, die trotzdem über die gesamte Fläche eine niedrige Reflektivität aufweist. Es ist vorteilhaft, dass die vorliegende Erfindung mit einem möglichst einfachen Aufbau der Beschichtungen auskommt, wodurch Kosten gesenkt und niedrige Absorbtionen gewährleisten werden.This makes it possible to produce a coating without a complex lateral layer thickness profile, which nevertheless has a low reflectivity over the entire surface. It is advantageous that the present invention manages with the simplest possible structure of the coatings, thereby reducing costs and ensure low Absorptions.
Im Hinblick auf das veröffentliche chinesische Gebrauchsmuster mit der Nummer
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Reduktion von Rückreflexen und Aufwärmung. Aus diesem Grund basiert die vorliegende Anmeldung auch auf der Bedingung, dass die Einfallswinkel minimiert bleiben. Hierfür wird explizit akzeptiert, dass die Abbildungsleistung empfindlicher auf fertigungsbedingte Toleranzen der Linsen reagieren kann. Nur wenn man diese Bedingung, welche einen wesentlichen Beitrag zur Erfindung darstellt, außer Acht lässt, kann eine Lösung wie beispielsweise aus den oben im Stand der Technik zitierten Druckschriften resultieren, welche fertigungstechnisch stabilere Abbildungsleistung erbringen, aber eben dafür auch mehr Energie am Rand reflektiert wird. Genau dieses Problem löst die vorliegende Erfindung. Keine der zitterten Druckschriften ist geeignet einen Beitrag zur Lösung des Problems der vorliegenden Erfindung zu leisten, da vollkommen andere technische Probleme adressiert werden.The object of the present invention is to reduce back-reflexes and warm-up. For this reason, the present application is also based on the condition that the angles of incidence remain minimized. For this purpose, it is explicitly accepted that the imaging performance can be more sensitive to production-related tolerances of the lenses. Only if one disregards this condition, which represents a significant contribution to the invention, can a solution result, for example, from the documents quoted above in the prior art, which provide manufacturing technology more stable imaging performance, but just for that more energy is reflected at the edge , Exactly this problem solves the present invention. None of the trembled documents are suitable for contributing to the solution of the problem of the present invention, as completely different technical problems are addressed.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung gegeben. Es ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung genau auf die offenbarte Form zu beschränken. Modifikationen und Variationen sind angesichts der obigen Lehre möglich oder können aus der Praxis der Erfindung erlangt werden. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es dem Fachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen zu verwenden, die für die spezielle beabsichtigte Verwendung geeignet sind. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert wird. Die Gesamtheit jedes der oben genannten Dokumente wird durch Bezugnahme hierin aufgenommen.The foregoing description of the preferred embodiment of the invention has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Modifications and variations are possible in light of the above teachings or may be acquired from practice of the invention. The embodiment has been chosen and described to illustrate the principles of the invention and its practical application to enable those skilled in the art to use the invention in various forms suitable for the particular intended use. It is intended that the scope of the invention be defined by the appended claims and their equivalents. The entirety of each of the above documents is incorporated herein by reference.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- L1L1
- 55
- L2L2
- 1010
- L3L3
- 1515
- L4L4
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 7450301 B2 [0004]US 7450301 B2 [0004]
- WO 2009/024164 A [0005]WO 2009/024164 A [0005]
- CN 206696535 U [0006, 0045]CN 206696535 U [0006, 0045]
- DE 102011117607 A1 [0007]DE 102011117607 A1 [0007]
- DE 102016005376 A1 [0008]DE 102016005376 A1 [0008]
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
LU100753A LU100753B1 (en) | 2018-03-28 | 2018-03-28 | ZOOM OPTICS |
LU100753 | 2018-03-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019108084A1 true DE102019108084A1 (en) | 2019-10-02 |
DE102019108084B4 DE102019108084B4 (en) | 2021-04-15 |
Family
ID=62492696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019108084.3A Active DE102019108084B4 (en) | 2018-03-28 | 2019-03-28 | Optical system for imaging laser radiation with adjustable imaging scale and use of the same |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019108084B4 (en) |
LU (1) | LU100753B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022130840A1 (en) | 2022-09-20 | 2024-03-21 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Process monitor for laser processing head |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7450301B2 (en) | 2001-08-01 | 2008-11-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Reflective projection lens for EUV-photolithography |
WO2009024164A1 (en) | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection objective having mirror elements with reflective coatings |
DE102011117607A1 (en) | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Highyag Lasertechnologie Gmbh | Optical system useful e.g. for imaging laser beam, comprises collimating objective, in which first- and third lens group have positive focal length, and second lens group has negative focal length, beam source, and focusing-objective |
DE102016005376A1 (en) | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Imaging optics for material processing by means of laser radiation and laser processing head with such |
CN206696535U (en) | 2017-03-08 | 2017-12-01 | 上海仪万光电科技有限公司 | A kind of dual-wavelength laser continuous zoom beam expanding lens |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008019681A1 (en) * | 2006-08-18 | 2008-02-21 | Highyag Lasertechnologie Gmbh | Method and device for laser material working |
-
2018
- 2018-03-28 LU LU100753A patent/LU100753B1/en active IP Right Grant
-
2019
- 2019-03-28 DE DE102019108084.3A patent/DE102019108084B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7450301B2 (en) | 2001-08-01 | 2008-11-11 | Carl Zeiss Smt Ag | Reflective projection lens for EUV-photolithography |
WO2009024164A1 (en) | 2007-08-20 | 2009-02-26 | Carl Zeiss Smt Ag | Projection objective having mirror elements with reflective coatings |
DE102011117607A1 (en) | 2011-10-28 | 2013-05-02 | Highyag Lasertechnologie Gmbh | Optical system useful e.g. for imaging laser beam, comprises collimating objective, in which first- and third lens group have positive focal length, and second lens group has negative focal length, beam source, and focusing-objective |
DE102016005376A1 (en) | 2016-05-04 | 2017-11-09 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Imaging optics for material processing by means of laser radiation and laser processing head with such |
CN206696535U (en) | 2017-03-08 | 2017-12-01 | 上海仪万光电科技有限公司 | A kind of dual-wavelength laser continuous zoom beam expanding lens |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102022130840A1 (en) | 2022-09-20 | 2024-03-21 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Process monitor for laser processing head |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
LU100753B1 (en) | 2019-10-01 |
DE102019108084B4 (en) | 2021-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2556397B1 (en) | Method and device for altering the beam profile characteristics of a laser using multi-clad fiber | |
DE102011117607B4 (en) | Optical system and use of the optical system | |
DE112007001944B4 (en) | Method and apparatus for laser material processing | |
EP0176024A2 (en) | Lens system for the focalisation of a divergent laser beam | |
DE112013003095B4 (en) | Infrared Laser Zoom Beam Expansion System and Laser Processing System | |
DE102012006244A1 (en) | Color-corrected F-theta lens for laser material processing | |
DE202005015719U1 (en) | F/theta objective lens for focusing scanning laser beam on flat workpiece has concave first lens followed by biconvex aspherical lens followed by optically flat protective glass | |
WO2008155241A2 (en) | Device for machining a workpiece by means of a laser beam | |
DE102013206394A1 (en) | Refractive beam shaper | |
EP3479161B1 (en) | Variable-astigmatism beam adaptation device and frequency conversion unit | |
DE102016211811B4 (en) | F-theta lens and scanner device therewith | |
DE112011102900B4 (en) | Imaging system | |
DE112013003585B4 (en) | Zoomable beam expansion system for a green laser and laser processing device | |
DE102019108084B4 (en) | Optical system for imaging laser radiation with adjustable imaging scale and use of the same | |
DE112013003558B4 (en) | Zoomable beam expansion system for an ultraviolet laser and laser processing device | |
DE102016015785A1 (en) | Variable astigmatic beam adaptation device and frequency conversion unit | |
DE3339369C2 (en) | Neodymium-YAG laser device especially for ophthalmological treatment | |
DE102020116268A1 (en) | FIBER-COUPLED LASER WITH VARIABLE BEAM PARAMETER PRODUCT | |
DE102011053003A1 (en) | Wide field-microscope device i.e. total internal reflection-microscope device, for fluorescence measurements of flow cell, has mirror directing light beam to adjustable location of prism such that incident angle of beam on sample is changed | |
DE102015118790A1 (en) | Arrangement for spectrally selective filtering or beam splitting with a gradient color filter | |
DE102015205163B4 (en) | Optical system for a laser processing machine, having an optical element in a plug of a light guide cable | |
DE102013021151B3 (en) | Method and arrangement for passive compensation of thermal lenses in optical systems | |
WO2021170579A1 (en) | Optical assembly comprising an f-theta lens | |
DE202012003087U1 (en) | F-theta objective II | |
WO2022033923A1 (en) | Apparatus for generating a defined laser line on a working plane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: FORTMANN TEGETHOFF PATENT- UND RECHTSANWAELTE , DE Representative=s name: FORTMANN TEGETHOFF PATENT- UND RECHTSANWAELTE, DE |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G02B0015000000 Ipc: G02B0015160000 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: II-VI DELAWARE, INC., WILMINGTON, US Free format text: FORMER OWNER: HIGHYAG LASERTECHNOLOGIE GMBH, 14532 KLEINMACHNOW, DE |
|
R020 | Patent grant now final |