DE2145921A1 - Einrichtung zur materialbearbeitung durch ein laserstrahlungsbuendel und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Einrichtung zur materialbearbeitung durch ein laserstrahlungsbuendel und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
lo. September 1971 8443-71 Dr.ν.B/Na
Günther NATH
8 München 23, Speyrer Str. 19
8 München 23, Speyrer Str. 19
Einrichtung zur Materialbearbeitung durch ein Laserstrahlungsbündel
und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Materialbearbeitung durch ein Laserstrahlungsbündel, mit
einem Laser und einem biegsamen Lichtleiter. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung einer solchen Einrichtung.
Ss sind Einrichtungen zur Materialbearbeitung, z.B. Bohren, Schneiden und dgl., durch ein Laserstrahlungsbündel
bekannt, bei denen der als Strahlungsquelle dienende Laser fest angeordnet ist und das zu bearbeitende Werkstück durch einen
beweglichen Support bezüglich des Laserstrahlungsbündels verschoben v/erden kann. Solche Einrichtungen haben sich in der
Feinmechanik und im Vorrichtungsbau gut bewährt, sie eignen sich jedoch nur schlecht für Anwendungen, wo das "Laserstrahlumjswerkzeug"
von Hand manipuliert werden soll, z.B. beim Gravieren,
in der Medizin und dgl. Für solche Aufgaben ist es andererseits bekannt, den Laser fest anzuordnen und einen biegsamen
Lichtleiter vorzusehen, dessen eines Ende das Laserstrahlungsbündel aufnimmt, während das andere Ende, aus dem das Laserstrahlungsbündel
austritt, von Hand mehr oder weniger frei bev/egt v/erden kann.
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Die bekannten Einrichtungen der letztgenannten Art lassen jedoch noch in vieler Hinsicht zu wünschen übrig. Insbesondere
bereitet die Übertragung der intensiven Laserstrahlung, wie sie für eine Materialbearbeitung gebraucht wird, durch einen beweglichen
Lichtleiter erhebliche Schwierigkeiten. Glasfaserlichtleiter, die aus einem Bündel dünner, optisch isolierter Glasfasern
bestehen, werden durch hohe Strahlungsleistungen beschädigt. Dasselbe gilt für die selbstfokussierenden Glasfasern und Stäbe,
bei denen die optische Isolierung durch eine parabolische Änderung
des Brechungsindex in Radialrichtung bewirkt wird (Zeitschrift "Laser und angewandte Strahlentechnik11 Nr. 2/1971 Seiten
39- 41), Der übliche Durchmesser solcher fokussierender Glasfasern und Stäbe beträgt o,2 bis b,5 mm. Es sind auch kegelförmige
Self-Foe Lichtleitstäbe bekannt, deren Länge z.B. 17 mm und
deren Durchmesser am einen Ende o,2 mm und am anderen Ende l,o mm betragen kann. Die Herstellung dieser Glasfasern und Stäbe erfolgt
dadurch, dass bei den anfangs homogenen Fasern und Stäben in einer Salzschmelze Kaliumionea durch Natriumionen ausgetauscht werden.
Wegen des hohen zentralen Brechungsindex von 1.6 und wegen der sinusförmigen Lichtausbreitung mit Knoten besonders hoher Intensität
sind dieselben Fasern nicht widerstandsfähig gegen hohe Laser-Leistungen.
Als biegsame Lichtleiter für intensive Laserstrahlung,
wie sie zur Materialbearbeitung benötigt wird, konnten bisher praktisch nur Spiegel verwendet werden, die an gelenkig miteinander
verbundenen Armen angebracht sind. Solche Lichtleiter sind jedoch gross, unhandlich und sie haben nur eine begrenzte Biegsamkeit,
so dass sie für viele Zwecke nicht verwendet werden können.
Es ist schliesslich auch bekannt, als flexiblen Lichtleiter ein biegsames Rohr zu verwenden, das innen eine hochpolierte
Goldschicht aufweist. Auch bei einem solchen Lichtleiter lässt die Biegsamkeit zu wünschen übrig, ausserdem ist die metallische
Verspiegelung relativ empfindlich gegen Strahlung hoher Intensi-
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tat, wie sie z.B. von gepulsten Lasern mit hoher Spitzenleistung
abgegeben wird.
Ausser der Empfindlichkeit gegen hochintensive Laserstrahlung
haben die bekannten Lichtleiter meist noch die Nachteile, dass sie die Winkeldivergenz der übertragenen Strahlung
stark vergrössern und dass die Transmission zu wünschen übrig
lässt, insbesondere wenn eine hohe Transmission in einem grossen Spektralbereich gefordert wird. Die oben erwähnten fokussierenden
Glasfasern und -stäbe sind z.B. nicht UV-durchlässig.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die "
Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Materialbearbeitung durch ein Laserstrahlungsbündel anzugeben, die eine sehr hohe Strahlungsintensität
durchlässt, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Einrichtung besteht, die sehr bequem von Hand manipulierbar
ist und die einen hohen Wirkungsgrad hat, da die Strahlungsverluste sehr klein sind und die Strahlung wegen der geringen Erhöhung
der TYinkeldivergenz des vom Laser abgegebenen Strahlungsbündels auf eine sehr kleine Fläche fokussiert werden kann.
Gernäss der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der
Lichtleiter aus einem homogenen Quarzstab besteht, der an einer Λ
dem Laser zugewandten Lichteintrittsfläche einen Durchmesser von mindestens 3 mm hat, entsprechend dem Durchmesser des Laserstrahls,
sich dann allmählich zu einem mindestens 4oo mm langen biegsamen faserartigen Teil, dessen Durchmesser zwischen o,l
und o,4 ram liegt, verjüngt, dann wieder dicker wird, in einer Lichtaustrittsfläche endet und durch Abstandshalter in einem
Knickschutz dienenden biegsamen Rohr gelagert ist.
Die Vervrendung eines uaterialmässig und optisch extrem
homogenen Quarzstabes der angegebenen (im Prinzip bekannten)
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Form gestattet sehr hohe Strahlungsleistungen mit kleinen Verlusten
und kleiner Erhöhung der Winkeldivergenz zu übertragen, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung des Quarzstabes besteht.
Durch die verhältnismässig grossen Strahlungseintritts- und Strahlungsaustrittsflächen
(die vorzugsweise entspiegelt sind) ist die Leistungsdichte an den besonders gefährdeten Mediengrenzen
verhältnisraässig klein.
Bei einem ersten Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung gemäss der Erfindung wird ein Quarzstab in einem heizbaren
und drehbaren Rohr aufgehängt, am freien unteren Ende mit
einem Gewicht beschwert, und das Rohr wird dann auf eine solche Temperatur erhitzt, dass sich ein mittlerer Teil des Quarzstabes
zu einem dünnen faserartigen Teil mit einem Durchmesser von etwa o,l bis o,4 mm auszieht.
Bei einem zweiten Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung gemäss der Erfindung, das besonders homogene Lichtleitstäbe
liefert, wird ein Quarzglasstab senkrecht in eine tjuarzglas-lösende
Flüssigkeit, insbesondere Flußsäure, gehängt und in dieser Flüssigkeit gedreht, und es wird zwischen mindestens
einer Grenzfläche dieser Flüssigkeit und dem Quarzglasstab eine Relativbewegung in Achsrichtung des Quarzglasstabes herbeigeführt.
.
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der -Einrichtung gemäss der Erfindung sowie der Verfahren zu ihrer Herstellung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet:
Im folgenden wird der Erfindungsgedanke anhand der Zeichnung
näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur
Materialbearbeitung gemäss der Erfindung;
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Fig. 2 ein Teil einer gegenüber Fig. 1 etwas abgewandtelten Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Apparatur
zum Herstellen eines Lichtleitstabes für eine Einrichtung gemäss der Erfindung, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer anderen Apparatur zur Herstellung eines Lichtleitstabes
für eine Einrichtung gemäss der Erfindung.
In Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein mit einem scharf fokussierten Laserstrahlungsbündel arbeitendes ^
Schneidwerkzeug dargestellt, das in der Technik zur Materialbearbeitung oder in der Medizin zum Schneiden und Koagulieren von
Gewebe und dgl. verwendet werden kann. Die Einrichtung enthält eine Strahlungsquelleneinheit Io, die in nicht dargestellter Weise
(an der Decke eines Arbeitsraumes oder Operationssaales) vertikal aufgehängt sein kann und einen Hochleistungslaser 12 sowie
einen Beleuchtungslaser 14 enthält. Beim Hochleistungslaser 12
kann es sich z.B. um einen kontinuierlich arbeitenden YAGsNd-Laser
handeln, der ein Strahlungsbündel 16 von etwa 1 ^i Wellenlänge
liefert und z.B. eine Dauerleistung von 3o bis 2oo Watt haben kann. Da die Strahlung im unsichtbaren Infrarotbereich liegt,
wird in den Weg des Strahlungsbündels 16 mittels eines teil- ι
durchlässigen Spiegels 18 und eines Umlenkspiegels 2o ein sichtbares
Strahlungsbündel 22 vom Beleuchtungslaser 14 eingeblendet. Der Beleuchtungslaser kann z.B. ein He-Ne-Laser oder vorzugsweise
ein Kr-Laser geringer Leistung, z.B. etwa 5 mW, sein. Selbstverständlich kann man im Prinzip zur Beleuchtung eine konventionelle
Lichtquelle verwenden. Für Beleuchtungszwecke ist im allgemeinen unbuntes Licht vorzuziehen.
Das kombinierte Strahlungsbündel 18-22 tritt aus der Strahlungsquelleneinheit Io nach unten in einen Tubus 24 aus, in
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dem ein weiterer Tubus 26 teleskopartig verschiebbar gelagert ist. Die nicht im Einzelnen dargestellte Lagerung ist so ausgebildet,
dass der Tubus 26 ein erhebliches Stück nach unten gezogen werden kann und nach Freigabe vorzugsweise selbsttätig
wieder in seine obere Lage zurückkehrt.
Der Tubus 26 setzt sich in ein biegsames Rohr 26 a fort, in dem ein Lichtleitstab 28 durch eine Anzahl von Abstandshalter
3o gelagert ist. Am unteren Ende bildet das flexible Rohr 26a eine Art von Düse 26b, aus der im Betrieb ein Schutzgas austritt,
das durch einen Anschlußstutzen 32 am Tubus 24 eingeleitet wird und verhindert, dass das lichtaustrittsseitige Ende des
Lichtleitungsstabes 28 oder eine bei dieser angeordnete Fokussierungsoptik (Fig. 2) durch verdampftes oder verspritztes Material
verschmutzt wird.
Der Lichtleitstab 2Ö hat eine mit einer Antireflexionsschicht
34 versehene Lichteintrittsfläche 28 a# deren Durchmesser
vorzugsweise grosser als 3 mm ist und z.B. 4,ο mm betragen kann.
An die Lichteintrittsfläche 28a schliesst sich ein Stück 28b konstanten Durchmessers an, auf das ein Stück 28c folgt, in dem
sich der aus Quarzglas bestehende Lichtleitstab allmählich zu einem dünnen faserartigen Teil 28 d verjüngt. Der sich verjüngende
Teil 28c ist vorzugsweise mindestens 5o bis loo mal so lang wie der Durchmesser der Lichteintrittsfläche, seine Länge
kann bei einem Durchmesser der Lichteintrittsfläche von 4 mm z.B. 2o bis 4o cm betragen.
Die Länge des faserartigen Teiles 28d ist vorzugsweise mindestens 4oo mm, sein Durchmesser kann zwischen o,l und o,4 mm
liegen, er beträgt vorzugsweise o,3 mm.
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An dem der Strahlungsguelleneinheit Io abgewandten Seite des faserartigen Teiles 28 d wird der Lichtleitstab in
einem Stück 28 e wieder allmählich dicker und endet in einer mit einer Antireflexionsschicht 36 versehenen Lichtaustrittsfläche
28 f, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als fokussierende
Linsenfläche ausgebildet ist.
Der Lichtleitstab 28 besteht aus homogenem Quarzglas höchster optischer Qualität. Er ist in seinem ganzen Querschnitt
materialmässig und optisch so homogen, wie es der Stand I
der Technik ermöglicht und mit vernünftigem Aufwand erreicht werden kann. Eine optische Isolierung des Lichtleitstabes wird
durch die schneidenartig ausgebildeten Abstandshalter 3o bewirkt, die z.B. aus Metall oder Magnesiumfluoridkristallen bestehen
können und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel so ausgebildet sind, dass das Schutzgas durch das Rohr 26 strömen
kann.
Um die Intensität des Strahlungsbündels 16 steuern bzw. dieses Strahlungsbündel ganz unterbrechen zu können, ist der
Laser 12 mit einer Intensitätssteuerung versehen. Die Intensitätssteuerung umfasst eine dünne, mit Antireflexionsbelägen ä
versehene Platte 38, die im optischen Resonator des Lasers 12 zwischen den Resonatorspiegeln 4o angeordnet ist. Die Platte
ist um eine senkrecht zur Achse des Strahlungsbündels 16 verlaufende Achse drehbar gelagert und kann durch eine Stellvorrichtung
gedreht werden. Die Stellvorrichtung ist durch einen verschiebbaren Knopf 44 steuerbar, der am Griffende des biegsamen Rohres
26 angeordnet und mit einer nicht dargestellten Stellvorrichtung, z.B. einem Schiebewiderstand verbunden ist, welche ihrerseits
über eine punktiert angedeutete Verbindung die Vorrichtung 42 steuert. Durch Verdrehen der Platte 38 kann die Intensität der
aus dem Hochleistungslaser 12 austretenden Strahlung nach Wunsch gesteuert werden und es können zusätzliche Massnahmen zur Abschaltung
der Laserstrahlung vorgesehen sein, (wenn dies mittels
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der Platte 42 allein nicht möglich ist).
In Fig. 2 ist das lichtaustrittsseitige Ende des biegsamen Lichtleiters einer gegenüber Fig. 1 etwas abgewandelten
Einrichtung dargestellt. Der Lichtleitstab 28* hat eine ebene Lichtaustrittsfläche 28'f, der ebenfalls mit einem Antireflexionsbelag
versehen ist. Zur Fokussierung des aus der Lichtaustrittsfläche 28'f austretenden, im wesentlichen parallelen
Strahlungsbündels dient eine z.B. aus einer Quarzlinse bestehende Fokussierungsoptik 46, die in einem Warzen Tubus 48 gelagert ist,
der mittels eines Gewindes auf das vordere Ende des Rohres 26* aufgeschraubt ist und ebenfalls als Düse ausgebildet sein kann.
Bei Anwendung der Einrichtung für medizinische Zwecke ist die FokussLerungsoptik 48 vorzugsweise leicht abnehmbar
oder aus dem Strahlengang ausschwenkbar, so dass der Chirurg schnell zwischen ei-iem zum Schneiden geeigneten scharf fokussierten
Bündel und einem zum Koagulieren geeigneten Bündel grösseren Querschnitts wechseln kann. Mit einem Lichtleitstab 28'
der in Fig. 2 dargestellten Art hat das austretende Strahlungsbündel eine besonders kleine Winkeldivergenz. Bei dem praktischen
Ausführungsbeispiel mit einer Gesamtlänge von 12o cm, einem A Durchmesser der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche von
jeweils 4 mm und einem Durchmesser des mittleren, faserartigen Teils von etwa o,3 mm betrug die Transmission über 9o % und die
Divergenz von 1 mrad des von einem He-Ne-Lasers gelieferten eintretenden Lichtbündels wurde durch den Lichtleitstab auf nur
1,2 Grad erhöht. (Vollwinkel des austretenden Lichtkegels). Die geringe Austrittsdivergenz des Laser-Lichtleiters ist entscheidend
wichtig für die Erzeugung eines scharfen Brennflecks mittels einer Fokussierungsoptik. Im Gegensatz dazu hat
ein Glasfaserbündellichtleiter gleicher Länge und einem Durchmesser von 5 mm eine Transmission von nur etwa 48 % und die Divergenz
des austretenden Lichtbündels beträgt 17 °. Der Glasfaserlichtleiter hält ausserdem keinen höheren Strahlungsleistungen
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stand. Der erfindungsgemäße Lichtleiter transmittiert ohne Beschädigung
eine Strahlungsleistung von 200 Watt eines CW-YAG: Nd-Lasers oder Pulsenergien von mehreren Joules eines Rubin-Lasers.
Die Länge des sich verjüngenden Teiles kann gleich
der Länge des wieder dicker werdenden Teiles sein. Es ist jedoch auch möglich, das wieder dicker werdende Teil wesentlich
kürzer, z.B. loo mm, zu machen als das sich verjüngende Stück
28c (Fig.l).
Zur Herstellung eines aus Quarzglas bestehenden Lichtleitstabes für eine Einrichtung gemäss der Erfindung kann man |
sich der in Fig. 3 schematisch dargestellten Apparatur bedienen. Die Apparatur enthält ein Graphitrohr 5o, das von einem Quarzglasrohr
52 umschlossen ist, in das durch einen Anschlußstutzen 54 ein Schutzg-as eingeleitet werden kann. Das Graphitrohr 5o
ist durch eine iiochfrequenzspule 56 erhitzbar, die über eine Spule 58 mit verschiebbarem Abgriff an einen nicht dargestellten
Hochfrequenzgenerator angeschlossen ist.
In den Rohren 5o und 52 kann ein Quarzglasstab 6o aufgehängt werden.
Beim Herstellen eines Lichtleitstabes der in Fig. 1 λ
oder 2 dargestellten Art wird das Graphitrohr zuerst auf die zum Ziehen des Quarzglasfadens erforderliche Temperatur gebracht
und dann erst wird ein Quarzstab, dessen Endflächen bereits die endgültige erforderliche optische Bearbeitung besitzen, in das
senkrecht stehende Graphitrohr eingehängt und am unteren Ende mit einem kleinen Gewicht 62 versehen. Die Temperatur des Graphitrohres
soll so hoch sein, dass eine schnelle Aufheizung des Quarzglasstabes gewährleistet ist und eine Rekristallisation vermieden
wird. Vorzugsweise wird die Temperatur so hoch gewählt, dass ein Lichtleitstab der in Fig. 1 dargestellten Art (Durchmesser
der Lichteintritts- und Lichtaustrittsfläche von 4 mm, Dicke des faserförmigen Teiles 28d etwa o,3 nun) bei Verwendung eines Ge-
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Io
wichtes von ca. 15o g innerhalb von 2 Minuten zu einer Länge von ca. 600 bis 15oo mm ausgezogen wird. Das faserartige Teil
erhält bei dieser Art der Herstellung keinen konstanten Durchmesser, der Durchmesser nimmt vielmehr bis zu einem gewissen
Punkt in der Nähe des wieder dicker werdenden Teiles 28 e ganz geringfügig ab und dann wieder zu.
Die Konusformen des Quarzstabes können in definierter Weise durch Vatiation von Heizleistung, Ofen-Geometrie und Gewicht
beeinflusst werden.
Bei dem oben beschriebenen thermischen Verfahren zum Herstellen des Lichtleitstabes können unter Umständen optische
Inhomogenitäten entstehen, die sich als Brechungsindexschwankungen äussern und die Divergenz des übertragenen Lichtbündels erhöhen
sowie die Transmission verringern. Diese Inhomogenitäten lassen sich praktisch auch nicht durch Entspannungsglühen beseitigen,
sie werden jedoch bei einem chemischen Herstellungsverfahren vermieden, das anhand von Fig. 4 erläutert wird.
Das chemische Herstellungsverfahren geht von einem Quarzglasstab höchster optischer Qualität aus, dessen Länge der
Länge des gewünschten Lichtleitstabes entspricht und dessen Dicke vorzugsweise gleich der Dicke der die Lichteintrittsfläche
sowie die Lichtaustrittsfläche bildenden Endteile des Lichtleitstabes
ist. Solche Quarzglasstäbe mit einem Durchmesser von z.B. 5 bis 7 mm sind im Handel erhältlich.
Gemäss Fig. 4 wird ein etwa loo cm langer und etwa 5 mm
dicker Quarzglasstab 7o höchster optischer Güte in einem etwa I5o cm hohen Standzylinder 72 aus Acryglas drehbar aufgehängt.
Der Standzylinder 72 enthält eine ca. 2o gewichtsprozentige HF-Lösung 74, unterhalb und oberhalb von welcher sich jeweils eine
mit ihr nicht mischbare Flüssigkeit 76 bzw. 78 befindet, die Quarzglas nicht angreift. Die spezifischen Dichten der Flüssigkeiten
76 und 78 sind so gewählt, dass sich die gewünschte, in Fig. 4 dargestellte Beschichtung ergibt.
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Der Standzylinder 72 hat unten einen Auslass 80 mit einem Ventil 82 (z.B. einer Schlauch-Schraubklemme), das
ein sehr langsames kontrolliertes Ausfliessen der Flüssigkeit aus dem Standzylinder 72 ermöglicht.
Der Quarzglasstab 7o wird durch einen Motor 84 mit einer Drehzahl von etwa 1 U/sec gedreht.
Durch die verdünnte Flußsäurelösung wird der in ihr rotierende Teil des Quarzglasstabes 7o innerhalb einer Zeitspanne
in der Grössenordnung von wenigen Wochen von z.B. 5 mm έ
Durchmesser auf o,3 mm Durchmesser gleichmässig abgeätzt. Durch das Ausfliessen der Flüssigkeit und das langsame Absinken der
Trennflächen 86 und 88 zwischen der Flußsäurelösung 74 und den Flüssigkeiten 76 bzw. 78 ergeben sich die gewünschten etwas
konisch verlaufenden verjüngenden bzw. verdickenden Teile des Lichtleitstabes, deren Länge durch die Ausfliessgeschwindigkeit
verändert werden kann. Das Auftreten von Konzentrationsschwankungen in der Flußsäurelösung kann durch ein nicht dargestelltes,
kleines Heizelement verhindert werden, das in der Flußsäurelösung eine Konvektionsströmung erzeugt.
Die Flüssigkeit 76, die z.B. aus Paraffinöl bestehen g
kann, hat den Zweck , ein tibermässiges Verdunsten der Flußsäurelösung
zu verhindern.
Die Oberflache des in der beschriebenen Weise durch
Abätzen hergestellten Lichtleitstabes wird anschliessend poliert, was mechanisch geschehen kann, oder chemisch durch
allmähliches Verringern der Konzentration der Flußsäurelösung
oder durch die Anwendung von Ätzmitteln, die eine weniger grobe Ätzstruktur als Flußsäure ergeben, z.B. Ammoniumhydrogenfluorid.
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Anstatt die Flüssigkeit aus dem Standzylinder 72 ausfliessen
zu lassen, kann man selbstverständlich auch den Ouarzstab 7o in Achsrichtung langsam verschieben oder den Standzylinder
absenken. Wenn nur ein einseitig verdickter Lichtleitstab hergestellt werden soll (also ein Lichtleitstab mit verhältnismässig
kleinflächigem Lichtaustrittsende) kann die untere Flüssigkeit
78 entfallen.
Bevor der Lichtleitstab durch die beschriebenen Verfahren in die gewünschte Form gebrac? t und gegebenenfalls an
seiner Umfangsflache poliert worden ist, werden die Stirnflächen
geschliffen, optisch poliert und mit Antireflexionsschichten versehen. Der Lichtleitstab wird in dem flexiblen Rohr 26 (Fig.
1) montiert.
Die Steife unc» Biegsamkeit des als Knickschutz dienenden
Schlauches oder Rohres 26 wird so gewählt, dass der Lichtleitstab Io nur soweit gebogen werden kann, dass keine Bruchgefahr
besteht. Bei einer Fadendicke von o,3 mm ist ein minimaler Krümmungsradius von ca. 3 cm ohne Bruchgefahr zulässig.
309812/0458
Claims (18)
1. Einrichtung zur Materialbearbeitung durch ein Laserstrahlungsbündel,
mit einem Laser und einem biegsamen Lichtleiter dadurch gekennzeichnet , dass der Lichtleiter
(28, 28") aus einem homogenen Quarzstab besteht, der an einer dem Laser (12) zugewandten Lichteintrittsfläche (28a)
einen Durchmesser von mindestens 3 mm hat, sich dann allmählieh
zu einem mindestens 4oo mm langen biegsamen faserartigen Teil, dessen Durchmesser zwischen o,l und o,4 mm liegt, verjüngt,
dann wirder dicker wird, in einer Lichtaustrittsfläche (28f) endet und durch Abstandshalter (3o) in einem Knickschutz
dienenden biegsamen Rohr (26) gelagert ist.
2. Hinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, dass der Durchmesser der Lichteintrittsfläche 3 bis Io mm beträgt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Länge des sich verjüngenden Stückes
(28c) mindestens das 5o-fache, vorzugsweise mindestens das loo-fache des Durchmessers der Lichteintdttsflache (28a) beträgt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch geken n
zeichnet, dass die Länge des in Richtung zur Lichtaustrittsfläche
wieder dicker werdenden Stückes kleiner als die des sichverjüngenden Stückes ist und vorzugsweise ca. loo ram
beträgt.
30981?/0A58
2U5921
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche
(28f) als Linsenfläche ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet , dass am Lichtaustrittsende
des Lichtleitstabes (28') eine abnehmbare Fokussierungsoptik
(46) angebracht ist.
7. Einrichtung nach einera der vorhergehenden Ansprüche, ei a durch
gekennzeichnet, dass das bei der Lichtaustrittsseite des Lichtleiters (28) befindliche Lnde
des biegsamen Rohres (2G) als Schutzgasaustrithsaüse (26b)
ausgebildet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass das dem Laser zugewandte Ende mit
einer Vorrichtung (24, 32) zum Einspeisen eines Schutzgases versehen ist und dass das biegsame Rohr einen durchgehenden
Kanal für das Schutzgas bildet.
9. Einrichtung nach einera der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Laser
(12) zugewandte Ende des biegsamen Rohres (26) in Richtung der Achse des Laserstrahlungsbündels (16) verschiebbar gelagert
ist.
10. einrichtung nach Anspruch 9, d a d u r ch y e k e η η ζ e i c h
net, dass das dem Laser zugewandte Ende des biegsamen Rohres
(26) in Richtung auf den Laser elastisch vorgespannt ist.
3098T?/(K58
2U5921
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (14,
18, 2o) zum einspiegeln eines Bündels sichtbaren Lichtes in
den ,leg des Laserstrahlungsbündels (16) .
12. fiinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass im optischen
Resonator (4o) dos Lasers (12) eine drehbare Platte (38) aus einem für die Laserstrahlung transparenten Material angeordnet
ist und dass die Platte (38) durch eine Stellvorrichtung
(42) zur Veränderung der Strahlungsleistung des Lasers (12) "
drehbar ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (42) durch eine
Betätigungsvorrichtung (44) betätigbar ist, die sich beim Lichtaustrittsende des den Lichtleitstab (28) enthaltenden
biegsamen Rohres (26) befindet.
14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Laser
(12) in einem aufhängbaren Gehäuse untergebracht ist, an dessen
Unterseite das biegsame Rohr (26) angebracht ist. ^
15. Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung nach Anspruch lf
dadurch gekennzeichnet , dass ein senkrecht stehendes Rohr (5o) auf eine über der Erweichungstemperatur von Quaezglas liegende Temperatur erhitzt wird, dass
dann in das erhitzte Rohr ein unten mit einem Gewicht (62) beschwerter Quarzglasstab (6o), mit optisch p&ierten Stirnflächen versehen aufgehängt wird, dass das Rohr abgekühlt
wird, wenn sich der Quarzglasstab auf die gewünschte Länge ausgezogen hat und in einem biegsamen Rohr montiert wird.
309817/0458
2H5921
16. Verfahren zum Herstellen einer Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , dass ein Quarzglasstab (7o) senkrecht in eine Quarzglas lösende Flüssigkeit,
insbesondere Flußsäure, eingehängt und in dieser Flüssigkeit gedreht wird und dass zwischen mindestens einer
Grenzfläche (86, 88 ) dieser Flüssigkeit und dem Quarzglasstab eine Relativbewegung in Längsrichtung des QuarzglasStabes
herbeigeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet
, dass der Quarzglasstab in einem Gefäss (76) senkrecht aufgehängt wird, das die guarzglaslösende Flüssigkeit
(74) in einer solchen Menge enthält, dass der Quarzglasstab über de.-i Spiegel der Flüssigkeit hinausreicht, und
dass oberhalb des Spiegels dieser Flüssigkeit eine mit ihr nicht mischbare, spezifisch leichtere, schwer verdunstende
Quarzglas nicht angreifende Flüssigkeit (76) angeordnet wird, dass der Quarzglasstab um seine Achse gedreht wird und dass
der Spiegel der guarzglaslosenden Flüssigkeit (74) in dem Gefäss (72) langsamabgesenkt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 und 17, dadurch ge kenn zeichnet , dass sich unterhalb der guarzglaslosenden
Flüssigkeit ( 74) eine weitere, Quarzglas nicht lösende Flüssigkeit (78) befindet, in die der Quarzglasstab hineinreicht.
309812/0458
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