EP4523300A1 - Verfahren zur montage, justierung und fixierung eines elektromagnetische strahlung emittierenden elements in bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische strahlung strahlformenden optischen element - Google Patents

Verfahren zur montage, justierung und fixierung eines elektromagnetische strahlung emittierenden elements in bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische strahlung strahlformenden optischen element

Info

Publication number
EP4523300A1
EP4523300A1 EP23727816.3A EP23727816A EP4523300A1 EP 4523300 A1 EP4523300 A1 EP 4523300A1 EP 23727816 A EP23727816 A EP 23727816A EP 4523300 A1 EP4523300 A1 EP 4523300A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
optical element
electromagnetic radiation
emitting element
axis
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.)
Pending
Application number
EP23727816.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dr. Erik BECKERT
Christoph Damm
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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 Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4523300A1 publication Critical patent/EP4523300A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02253—Out-coupling of light using lenses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02—Testing optical properties
    • G01M11/0221—Testing optical properties by determining the optical axis or position of lenses
    • 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
    • G02B27/62—Optical apparatus specially adapted for adjusting optical elements during the assembly of optical systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/003—Alignment of optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis

Definitions

  • the invention relates to a method for assembling, adjusting and fixing an element emitting electromagnetic radiation in relation to at least one beam-forming element that forms the emitted electromagnetic radiation optical element in a common version.
  • the invention can be used in all areas of application in which electromagnetic radiation is to be emitted with emitting elements, such as in particular laser diodes of small and medium power (in particular ⁇ 100 W), and these are mounted in such a way that mechanical surfaces for external contour processing according to a proposed process sequence are available. This applies in particular to all such emitting elements and their applications in TO housing shapes.
  • the invention can be extended to other housing shapes and even multi-emitter laser diodes as well as other active components, such as glass fibers and LEDs.
  • Semiconductor laser diodes are extremely widely used components for providing coherent light in various wavelength ranges and power classes.
  • the semiconductor as the emitter of the laser radiation usually has strongly divergent radiation characteristics.
  • the most common task when integrating semiconductor lasers is therefore to collimate the divergent light from the emitter using a suitable optical component or a combination of several optical components. This represents a basic requirement for further individual adaptation of the beam parameters to the function of the respective optical system.
  • the electromagnetic radiation can also be influenced in other ways and certain beam cross-sectional geometries can be used with at least one correspondingly designed optical element.
  • one or more optical components are used in up to five degrees of freedom (DOF) - lx translation along the optical axis (focus), 2x translation perpendicular to the optical axis (pointing and aberrations ) and 2x rotation perpendicular to the optical axis (aberrations) - adjusted in front of an emitting element, with the following adjustment goals being sought: i) alignment of the optical axis of the optical component coaxially to the center axis of the emission of the emitting element, and then ii) an adjustment of a defined Distance of the at least one beam-forming element to emitting element, whereby the position reached after the adjustment must then be fixed.
  • DOF degrees of freedom
  • the technical problem here is that the adjustment in up to five degrees of freedom is complex and often has to be carried out with an accuracy in the range of a few micrometers and better.
  • the adjustment state achieved is fixed by gluing, particularly in the case of miniaturized laser assemblies, whereby the adhesive can bridge the variable adjustment gaps created by the 5 DOF adjustment. This represents a major challenge. It is very difficult to make such bonds permanently stable and reproducible.
  • the adjustment of the optical component with respect to the emitting element is usually carried out in 5DOF with the help of suitable positioning systems (e.g. hexapods) under active observation of the collimated beam profile of the emitted electromagnetic radiation, e.g. using an element for checking the beam profile (beam profiler) of the beam with the emitting element emitted electromagnetic radiation.
  • suitable positioning systems e.g. hexapods
  • the assembly unit on which the optical component is fixed after the adjustment is designed in such a way that a sufficient adjustment range is available in order to exclude a collision between the optical component and the assembly unit and thus a restriction of the adjustment range during the adjustment.
  • the adjustment range must be made as small as possible in order to minimize as far as possible the maximum adjustment gaps that occur in extreme adjustment conditions.
  • animal elements in connection with at least one element designed for beam shaping in relation to each other, with which a very precise alignment of the at least one optical element in relation to the emitting element can be achieved permanently and safely.
  • a beam-forming optical element or an optical reference element with the same optical properties, such as the beam-forming optical element, which can be enclosed by a housing on its radially outer edge, is aligned and fixed coaxially to the axis of rotation of a spindle of a machine tool.
  • This can be achieved, for example, by means of an adjustable first clamping device arranged on the spindle.
  • a second step ii) the electromagnetic radiation emitting element, which is enclosed by a housing on its radially outer edge and at least partially on the surface opposite the surface from which electromagnetic radiation is emitted, is converted into an independent of the “first” clamping device adjustable "second” clamping device of the spindle of the machine tool is inserted and fixed.
  • the emitting element is aligned in up to five degrees of freedom so that the optical axis of the electromagnetic radiation emitted by the emitting element has been aligned coaxially with the axis of rotation of the spindle.
  • a third step iii) the housing of the emitting element on its radially outer wall and on the surface as well as the surface that points in the direction of the at least one beam-forming optical element in the mounted and fixed state, in the second adjustable clamping device im Step ii) the position and alignment achieved are machined in the machine tool, so that the surface of the radially outer wall is parallel and the surface, which in the assembled and fixed state points in the direction of the at least one beam-forming optical element, is at least partially (partially) perpendicular to the Axis of rotation of the rotary spindle are aligned.
  • a fourth step iv) carried out thereafter the at least one beam-forming optical element processed by means of adjustment turning or adjustment grinding and the emitting element are introduced into a common socket in such a way that their radially outer walls are aligned parallel to one another and on the rotationally symmetrical inner wall of the socket as well as perpendicularly Surfaces aligned with the optical axes of the at least one beam-forming optical element and the housing of the emitting element, which are arranged facing one another and lie against one another.
  • the alignment and positioning of the at least one beam-forming optical element should also take place in five degrees of freedom, which will be discussed below.
  • an adjustment turning can be carried out directly on the at least one beam-forming optical element or on a housing in which the at least one beam-forming optical element is enclosed, on its radially outer wall and on the surface, which is in the assembled state towards the emitting element has, be carried out so that the radially outer wall is parallel and the surface, which in the mounted state points in the direction of the emitting element, is aligned perpendicular to the optical axis of the at least one beam-forming optical element and the second step ii) or the fourth step iv ) is carried out immediately afterwards.
  • the surface of a housing in which the beam-forming optical element is arranged which in the assembled state points in the direction of the emitting element and is aligned perpendicular to the optical axis of the at least one beam-forming optical element, should be or have been arranged in a plane that has a defined distance in the mounted and fixed state to the emitting element, taking into account its focal length (s), several beam-forming optical elements that are arranged in a row arrangement.
  • the emitting element and the beam-forming optical element(s) can then be positioned exactly within the common mount in a defined relationship to one another, as far as the alignment of their optical axes and also the distance between them is concerned.
  • surfaces aligned perpendicular to the respective optical axis are only partially obtained on a surface by machining, these can be formed, for example, as a stepped annular region that projects beyond one or more other surface regions.
  • At least one of the electrical magnetic radiation collimating beam-forming element can be rotated by at least 360 ° about its optical axis. This should be done at least once.
  • the rotational movement can also be carried out as often as necessary until the alignment of the optical axis of the at least one beam-forming optical element has been achieved coaxially with the axis of rotation of the respective spindle.
  • the alignment of the at least one beam-forming optical element can be carried out by means of reflex image capture and reversal testing in the first adjustable clamping device.
  • the beam-forming optical element(s) have an alignment-turned or ground flat surface P on the respective housing in the direction of the emitting element, which in the adjusted, mounted and fixed state is directly on the corresponding one Surface of the housing in which the emitting element rests is arranged.
  • Beam-shaping optical elements with such properties can be produced easily and economically using the classic process of alignment turning or grinding of passive optical components.
  • Such a “reference” lens as a beam-shaping optical element (which does not necessarily have to be adjusted in the first step, but must have the same optical properties as a beam-shaping optical element that is actually to be installed later, for example a Colli mation lens.
  • a “reference” lens can initially be used in a setup very similar to adjustment turning, whereby the setup should have at least one rotatable spindle of a precision machine tool.
  • a useful variant is shown in Figure 1.
  • the reference lens is placed on the Turning spindle of a lathe is placed in a clamping device, in particular an adjusting chuck, and can be subjected to a reversal test using a reflex image measuring device.
  • the reference lens is aligned coaxially with the rotating spindle axis.
  • This can be carried out, for example, in the arrangement shown in Figure 1 by means of the adjusting chuck of the reference lens and by means of a reversal test (i.e. observation of the reflex image of the respective lens surface while the rotary spindle including the reference lens is rotated through 360°).
  • an emitting element with an adjustable housing is present.
  • This can, in combination with, for example, an adjustment-turned collimation lens as a beam-shaping element, be easily inserted into a precision tube mount ( Figure 6) without complex adjustment and aligned exactly with one another and fixed without an adhesive.
  • a precision tube mount Figure 6
  • several beam-forming optical elements can also be arranged one above the other, which lie against one another, so that in particular respective focal lengths can be taken into account by maintaining defined distances.
  • focal point levels can also be adjusted.
  • Figure 1 shows in schematic form a structure that can be used when carrying out the first step i);
  • Figure 2 shows in schematic form a structure that can be used when carrying out the second step ii);
  • Figure 3 shows in schematic form how a laser diode can be processed as an emitting element by adjusting turning
  • Figure 4 shows a beam-shaping optical element that is to be processed on certain surfaces by adjusting rotation
  • Figure 5 is intended to process a housing of a laser diode as an emitting element on certain surfaces and
  • Figure 6 shows a beam-forming optical element and an emitting element, which is arranged in a common socket after carrying out the method and is adjusted in relation to one another so that the optical axes of the beam-forming element and the emitting element match.
  • Figure 1 is intended to illustrate how the first step i) of the method can be carried out.
  • An optical reference element 2 'with the same optical properties as a beam-shaping optical element 2 is inserted and fixed in an adjustable first clamping device 4 of a rotatable spindle 5 of a lathe.
  • the spindle 5 By rotating the spindle 5, as indicated by the corresponding arrow, electromagnetic radiation impinges on the detector 8 through the optical reference element 2 ', which in the example shown is a lens that collimates the radiation.
  • the alignment of the optical axis of the optical reference element 2 ' can be detected and then corrections can be made with the first adjustable clamping device 4, so that the optical reference element 2' is aligned in the first adjustable clamping device 4 so that its optical axis is aligned the axis of rotation of the spindle 5 matches.
  • the second step ii) can be carried out as shown in Figure 2.
  • a laser diode is fixed as an emitting element 1 with its housing 1.1 in the second adjustable clamping device 6.
  • the electromagnetic radiation emitted by the emitting element 1 emerges from it divergently and is focused with the optical reference element 2 'and strikes an element 10 which deflects this radiation by twice 90 ° through appropriate reflection, so that the electromagnetic radiation impinges on the detector 9, with which the beam cross-sectional geometry of the beam of emitted electromagnetic radiation can be detected.
  • the emitting element 1 with its housing 1.1 can be aligned so that its optical axis also coincides with the axis of rotation of the spindle 5.
  • the detectors 8 and 9 can be moved translationally parallel to the axis of rotation of the spindle 5, as indicated by the double arrows.
  • machining can then be carried out with a turning tool 11 on the surface of the housing 1.1 of the emitting element 1.
  • the radially outer wall of the housing 1.1 is machined so that it is aligned parallel to the axis of rotation of the spindle 5 and thus also to the optical axis of the emitting element 1.
  • the surface of the housing 1.1 which is arranged around the exit of the electromagnetic radiation emitted by the emitting element 1, is processed so that at least part of this surface has been aligned perpendicular to the axis of rotation of the spindle 5 and to the optical axis of the emitting element 1. If only a part of this surface has been designed in this way, it should protrude over other parts of this surface, so that the vertically aligned surface area in the assembled state in the common socket 7 directly on a corresponding machined surface of a beam-forming optical element 2 or its housing 2.1 is present and the distance between the emitting element 1 and the beam-forming optical element 2 can therefore be maintained exactly if these two elements 1 and 2 have been arranged in the common socket 7, as shown in Figure 6.
  • a beam-shaping optical element 2 can also be processed, if necessary with its own housing 2.1.
  • the surfaces to be processed on a housing 2.1 of a beam-shaping optical element 2 are shown in Figure 4.
  • the outer wall is parallel and the surface pointing in the direction of the emitting element 2 is aligned perpendicular to the optical axis.
  • Figure 5 shows this with a laser diode as an emitting element 1 in a housing 1.1.
  • the socket 7, into which at least one beam-forming optical element 2 and one emitting element 1 are ultimately fitted, should be manufactured very precisely and its inner diameter should have a very small clearance of approx. 0.001 mm - 0.002 mm corresponding to the outer diameter of the outer wall of the housing 1.1 and 2.1.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

Bei dem Verfahren wird bei einem ersten Schritt i) ein strahlformendes optisches Element (2) oder ein optisches Referenzelement (2')koaxial zur Rotationsachse einer Spindel (5) ausgerichtet und fixiert, bei einem zweiten Schritt ii) das emittierende Element (1) in eine zweite justierbare Spanneinrichtung (6) der Spindel (5) eingesetzt und fixiert und so ausgerichtet wird, dass die optische Achse der emittierten elektromagnetischen Strahlung koaxial zur Rotationsachse der Spindel (5) ausgerichtet worden ist und bei einem dritten Schritt iii) wird das Gehäuse (1.1) des emittierenden Elements (1) an seiner radial äußeren Wand und an Oberflächen spanend bearbeitet, so dass die Oberflächen parallel und senkrecht zur Rotationsachse der Spindel (5) ausgerichtet sind und bei einem vierten Schritt iv) das optische Element (2) und das emittierende Element (1) in eine gemeinsame Fassung (7) so eingeführt werden, dass ihre radial äußeren Wände parallel zueinander ausgerichtet sind und an der Innenwand der Fassung (7) sowie Oberflächen, die aufeinander zu weisend angeordnet sind, aneinander anliegen.

Description

Verfahren zur Montage, Justierung und Fixierung eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Elements in Bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische Strahlung strahlformenden optischen Element Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage, Justierung und Fixierung eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Elements in Bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische Strahlung strahlformenden optischen Element in einer gemeinsamen Fassung. Verwendung für die Erfindung gibt es in allen Anwendungsgebieten, bei denen mit emittierenden Elementen, wie insbesondere Laserdioden kleiner und mittlerer Leistung (insbesondere < 100 W) elektromagnetische Strahlung emittiert werden soll und diese so montiert sind, dass mechanische Flächen zur Außenkontur-Bearbeitung gemäß einer vorgeschlagenen Prozessabfolge zur Verfügung stehen. Dies betrifft insbesondere alle solche emittierenden Elemente und deren Anwendungen in TO-Gehäuseformen. Die Erfindung lässt sich aber auf andere Gehäuseformen und sogar Multi- Emitter Laserdioden sowie auf andere aktive Komponenten erweitern, wie dies z.B. Glasfasern und LEDs sind.
Halbleiter-Laserdioden sind extrem weit verbreitete Komponenten zur Bereitstellung kohärenten Lichts in verschiedenen Wellenlängenbereichen und Leistungsklassen. Der Halbleiter als Emitter der Laserstrahlung weist dabei üblicherweise eine stark divergente Abstrahlcharakteristik auf. Die am häufigsten anzutreffende Aufgabe bei der Integration von Halbleiterlasern ist daher durch eine geeignete optische Komponente oder eine Kombination mehrerer optischer Komponenten das divergente Licht des Emitters zu kollimieren. Dies stellt eine Grundvoraussetzung für eine weitere individuelle Anpassung der Strahlparameter an die Funktion des jeweiligen optischen Systems dar. Es kann aber auch in andere Form Einfluss auf die elektromagnetische Strahlung genommen werden und bestimmte Strahlquerschnittsgeometrien mit mindestens einem entsprechend ausgebildeten optischen Element genommen werden.
Für die Kollimation werden eine oder mehrere optische Komponenten (die im Folgenden als eine optische Komponente zusammengefasst bezeichnet werden) in bis zu fünf Freiheitsgraden (DOF) - lx Translation entlang der optischen Achse (Fokus), 2x Translation senkrecht zur optischen Achse (Pointing und Aberrationen) sowie 2x Rotation senkrecht zur optischen Achse (Aberrationen) - vor einem emittierenden Element justiert, wobei folgende Justierziele angestrebt werden: i) Ausrichtung der optischen Achse der optischen Komponente koaxial zur Mittenachse der Abstrahlung des emittierenden Elements, und anschließend ii) eine Einstellung eines definierten Abstands des mindestens einen strahlformenden Elements zum emittierenden Element durchgeführt, wobei die nach der Justierung erreichte Position anschließend fixiert werden muss.
Das technische Problem hierbei ist, dass die Justierung in bis zu fünf Freiheitsgraden aufwändig ist und oft mit einer Genauigkeit im Bereich weniger Mikrometer und besser durchgeführt werden muss. Die Fixierung des erreichten Justierzustands wird insbesondere bei miniaturisierten Laserbaugruppen mittels Kleben durchgeführt, wobei der Klebstoff die durch die 5 DOF Justierung entstehenden variablen Justierspalte überbrücken kann. Dies stellt eine große Herausforderung dar. Solche Klebungen dauerhaft stabil und reproduzierbar auszuführen ist sehr schwierig.
Die Justierung der optischen Komponente bezüglich des emittierenden Elements erfolgt üblicherweise in 5DOF mit Hilfe geeigneter Positioniersysteme (z.B. Hexapoden) unter aktiver Beobachtung des kollimierten Strahlprofils der emittierten elektromagnetischen Strahlung, z.B. mittels eines Elements zur Überprüfung des Strahlprofils (Beam-Profiler) des Strahls der mit dem emittierenden Element emittierten elektromagnetischen Strahlung. Dabei wird die Montageeinheit an der die optische Komponente nach der Justierung fixiert wird, so ausgeführt, dass ein ausreichender Justierbereich zur Verfügung steht, um während der Justierung eine Kollision zwischen optischer Komponente und Montageeinheit und somit eine Einschränkung des Justierbereichs auszuschließen. Im Gegensatz dazu muss der Justierbereich so klein wie möglich ausgeführt werden, um die bei extremen Justierzuständen sich einstellenden maximalen Justierspalte weitestgehend zu minimieren. Beide Forderungen führen zu einem Kompromiss, der von den Genauigkeiten der optischen Komponenten und des emittierenden Elements sowie von den Eigenschaften des zum Einsatz kommenden Klebstoffs abhängt. Der Klebstoff schrumpft nach der Applikation im Justierspalt und beim Aushärten. Das Schrumpfen führt je nach Größe des zu überbrückenden Justierspalts zu einer Dejustierung, die darüber hinaus die Langzeitstabilität der Fixierung negativ beeinflusst.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine vereinfachte Montage, Justierung und Fixierung von elektromagnetische Strahlung emit- tierenden Elementen in Verbindung mit mindestens einem zur Strahlformung ausgebildeten Element in Bezug zueinander, mit denen eine sehr genaue Ausrichtung des mindestens einen optischen Elements in Bezug zu dem emittierenden Element dauerhaft und sicher erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in abhängigen Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem Verfahren zur Montage, Justierung und Fixierung eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Elements in Bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische Strahlung strahlformenden optischen Element in einer gemeinsamen Fassung wird bei einem ersten Schritt i) ein strahlformendes optisches Element oder ein optisches Referenzelement mit gleichen optischen Eigenschaften, wie das strahlformende optische Element, das an seinem radial äußeren Rand von einem Gehäuse umschlossen sein kann, wird koaxial zur Rotationsachse einer Spindel einer Werkzeugmaschine ausgerichtet und fixiert. Dies kann z.B. mittels einer auf der Spindel angeordneten, justierbaren ersten Spanneinrichtung realisiert werden.
Anschließend wird bei einem zweiten Schritt ii) das an seinem radial äußeren Rand und zumindest teilweise an der Oberfläche, die der Oberfläche gegenüberliegt, von der elektromagnetische Strahlung emittiert wird, von einem Gehäuse umschlossene elektromagnetische Strahlung emittierende Element in eine unabhängig von der „ersten" Spanneinrichtung justierbare „zweite" Spanneinrichtung der Spindel der Werkzeugmaschine eingesetzt und fixiert.
Mittels der zweiten justierbaren Spanneinrichtung und einem Detektor, mit dem die Strahlquerschnittsgeometrie des Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung im Strahlengang nach dem mindestens einen strahlformenden optischen Element oder dem optischen Referenzelement erfasst wird, wird das emittierende Element in bis zu fünf Freiheitsgraden so ausgerichtet, dass die optische Achse der vom emittierenden Element emittierten elektromagnetischen Strahlung koaxial zur Rotationsachse der Spindel ausgerichtet worden ist.
Dann wird bei einem dritten Schritt iii) das Gehäuse des emittierenden Elements an seiner radial äußeren Wand und an der Oberfläche sowie der Oberfläche, die im montierten und fixierten Zustand in Richtung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements weist, in der in der zweiten justierbaren Spanneinrichtung im Schritt ii) erreichten Position und Ausrichtung in der Werkzeugmaschine spanend bearbeitet, so dass die Oberfläche der radial äußeren Wand parallel und die die Oberfläche, die im montierten und fixierten Zustand in Richtung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements weist, zumindest teilweise (bereichsweise) senkrecht zur Rotationsachse der Drehspindel ausgerichtet sind.
Bei einem danach durchgeführten vierten Schritt iv) werden das mindestens eine mittels Justierdrehen oder Justierschleifen bearbeitete strahlformende optische Element und das emittierende Element in eine gemeinsame Fassung so eingeführt, dass ihre radial äußeren Wände parallel zueinander ausgerichtet sind und an der rotationssymmetrischen Innenwand der Fassung sowie die senkrecht zu den optischen Achsen des mindestens einen strahlformenden optischen Elements und des Gehäuses des emittierenden Elements ausgerichteten Oberflächen, die aufeinander zu weisend angeordnet sind aneinander anliegen.
Bei der Durchführung des ersten Schritts i) sollte die Ausrichtung und Positionierung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements ebenfalls in fünf Freiheitsgraden erfolgen, auf die nachfolgend noch eingegangen werden soll.
Im Anschluss an die Durchführung des ersten Schritts i) kann ein Justierdrehen direkt am mindestens einen strahlformenden optischen Element oder an einem Gehäuse, in dem das mindestens eine strahlformende optische Element eingefasst ist, an seiner radial äußeren Wand und an der Oberfläche, die im montierten Zustand in Richtung des emittierenden Elements weist, durchgeführt werden, so dass die radial äußere Wand parallel und die Oberfläche, die im montierten Zustand in Richtung des emittierenden Elements weist, senkrecht zur optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements ausgerichtet sind und der zweite Schritt ii) oder der vierte Schritt iv) direkt im Anschluss daran durchgeführt wird.
Die Oberfläche eines Gehäuses in dem das strahlformende optische Element angeordnet ist, die im montierten Zustand in Richtung des emittierenden Elements weist und senkrecht zur optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements ausgerichtet ist, sollte in einer Ebene angeordnet werden bzw. worden sein, die einen definierten Abstand im montierten und fixierten Zustand zum emittierenden Element unter Berücksichtigung seiner bzw. der Brennweite(n) mehrere strahlformender optischer Elemente, die in einer Reihenanordnung angeordnet sind, vorgibt. Emittierendes Element und das/die strahlformende(n) optische(n) Ele- ment(e) können dann exakt innerhalb der gemeinsamen Fassung in definiertem Bezug zueinander positioniert werden, was die Ausrichtung ihrer optischen Achsen und auch den Abstand zwischen ihnen betrifft.
Wird ein strahlformendes optisches Element ohne Gehäuse eingesetzt, kann es bevorzugt durch Justierschleifen bearbeitet werden. Dabei kann die in Richtung emittierendem Element weisende Oberfläche als ebene senkrecht zur optischen Achse ausgerichtete planare ebene Fläche ausgebildet worden sein, die dann im montierten und fixierten Zustand in der Fassung direkt an der komplementären Oberfläche des Gehäuses des emittierenden Elements anliegt.
Werden senkrecht zur jeweiligen optischen Achse ausgerichtete Oberflächen nur teilweise an einer Oberfläche so durch spanende Bearbeitung erhalten, können diese beispielsweise als ein abgesetzter ringförmiger Bereich ausgebildet werden, der einen oder mehrere andere Oberflächenbereiche überragt.
Bei der Durchführung des ersten Schritts i) kann mindestens ein die elektro- magnetische Strahlung kollimierendes strahlformendes Element um mindestens 360 ° um seine optische Achse gedreht werden. Dies sollte mindestens einmal erfolgen. Die Drehbewegung kann auch so oft durchgeführt werden, bis die Ausrichtung der optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements koaxial zur Rotationsachse der jeweiligen Spindel erreicht worden ist.
Bei der Durchführung des ersten Schritts i) kann man auch einen geeigneten optischen Detektor nutzen, auf dem elektromagnetische Strahlung, die durch das mindestens eine strahlformende optische Element gerichtet wird, abgebildet und die erfassten Messwerte entsprechend ausgewertet und damit die erste justierbare Spannvorrichtung entsprechend in den jeweils erforderlichen Freiheitsgraden beeinflusst werden kann, bis die richtige Ausrichtung und Positionierung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements in der ersten justierbaren Spannvorrichtung erreicht worden ist.
Eine erste und eine zweite justierbare Spannvorrichtung können beispielsweise ein an sich bekanntes Justierspannfutter sein. Ihre Justierung kann automatisch geregelt durchgeführt werden, indem die mit den entsprechenden Detektoren erfassten Messsignale als Regelgrößen einer elektronischen Steuer- und/oder Regeleinrichtung genutzt werden. Es ist aber auch eine manuelle Einstellung der jeweiligen Spanneinrichtung unter Nutzung von angezeigten mit dem jeweiligen Detektor erfassten Messsignalen für eine Justierung darin möglich.
Bei der Durchführung des ersten Schritts i) kann die Ausrichtung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements mittels Reflexbilderfassung und Umschlagprüfung in der ersten justierbaren Spanneinrichtung durchgeführt werden.
Bei der Durchführung des ersten Schritts i) kann ein Detektor mit dem die Ausrichtung der optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements überprüft wird, translatorisch parallel zur Rotationsachse der Spindel bewegt werden. Mit den zwei hier unmittelbar oberhalb bezeichneten Maßnahmen kann Einfluss auf die jeweilige Größe der Abbildungen auf dem jeweiligen Detektor genommen werden, was die Justierung vorteilhaft beeinflussen kann.
Der Lösungsweg der Erfindung basiert auf dem Ansatz, dass mechanische Strukturen zur Ausrichtung optischer Komponenten so präzise zu optischen Funktionsflächen gefertigt werden sollen, dass bei der Montage keine aktive Justierung benötigt wird, da die mechanischen Strukturen eine mikrometergenaue Relativlage der jeweiligen einzelnen Komponenten zueinander vorgibt, ohne dass ein Justierspalt benötigt wird.
Eine erste Grundannahme besteht darin, dass sich das zu bearbeitende emittierende Element, z.B. eine Laserdiode stabil und dauerhaft fixiert in einem Gehäuse angeordnet und darin fixiert ist, so dass eine Bearbeitung der Außenkontur des Gehäuses möglich ist. Eine zweite Grundannahme kann es sein, dass als optische Elemente zur Strahlformung, insbesondere zur Kol li- mation der elektromagnetischen Strahlung eines emittierenden Elements justiergedrehte oder -geschliffene, insbesondere optische Linsen als strahlformende optische Elemente mit einem definierten Außendurchmesser D ggf. eines Gehäuses dafür und einer Brennweite (Fokallänge) F eingesetzt werden können. Die Brennweite F berücksichtigt dabei in erster Näherung den Abstand des mindestens einen strahlformenden optischen Elements zum emittierenden Element an. Weiterhin kann angenommen werden, dass das/die strahlformende(n) optische(n) Element(e) eine justiergedrehte oder -geschliffene Planfläche P am jeweiligen Gehäuse in Richtung des emittierenden Elements aufweisen, die im justierten, montierten und fixierten Zustand direkt an der entsprechenden Oberfläche des Gehäuses in dem das emittierende Element anliegt, angeordnet ist. Strahlformende optische Elemente mit solchen Eigenschaften lassen sich mit dem klassischen Prozess des Justierdrehens oder -schleifens passiver optischer Komponenten leicht und ökonomisch herstellen.
Eine solche „Referenz"-Linse als ein strahlformendes optisches Element (die im ersten Schritt nicht notwendigerweise justiergedreht sein muss, muss aber die gleichen optischen Eigenschaften aufweisen, wie ein später tatsächlich zu verbauendes strahlformendes optisches Element, z.B. eine Kolli mationslinse. Eine „Referenz"-Linse kann zunächst in einem Aufbau (Setup) sehr vergleichbar zum Justierdrehen eingesetzt werden, wobei der Aufbau mindestens eine rotierbare Spindel einer Präzisions-Werkzeugmaschine aufweisen sollte. Eine sinnvolle Variante ist in Figur 1 dargestellt. Dabei wird die Referenzlinse auf die Drehspindel einer Drehmaschine in einer Spanneinrichtung, insbesondere einem Justierfutter aufgesetzt und kann mittels Reflexbild-Messgerät einer Umschlagprüfung unterzogen werden.
In einem ersten Schritt wird die Referenzlinse koaxial zur Drehspindelachse ausgerichtet. Dies kann zum Beispiel in der in Figur 1 gezeigten Anordnung mittels des Justierfutters der Referenzlinse und mittels Umschlagprüfung (d.h. Beobachtung des Reflexbildes der jeweiligen Linsenfläche, während die Drehspindel samt Referenzlinse um 360° gedreht wird) durchgeführt werden. Auf der Drehspindel wird die optische Achse der Referenzlinse koaxial zur Drehspindelachse ausgerichtet, indem das Justierfutter als erstes justierbares Spannelement so nachgestellt wird, dass die Krümmungsmittelpunkte der optischen Flächen der Referenzlinse auf der Rotationsachse der Drehspindel angeordnet werden, was bei der Umschlagprüfung zur Minimierung des Taumelns des Reflexbilds der jeweiligen optischen Fläche führt. Hierzu kann das Reflexbild-Messgerät als ein geeigneter Detektor entlang der optischen Achse bzw. der Drehspindelachse translatorisch bewegt werden. Dieser erste Schritt entspricht dem klassischen Justieren vor dem Justierdrehen und erfordert ein Justierfutter als erste justierbare Spanneinrichtung, das eine Justierung in mehreren Freiheitsgraden (DOF) ermöglicht. Es sind aber auch andere, vermutlich aufwändigere Verfahren denkbar, um die Ausrichtung der optischen Achse der Referenzlinse zur Rotationsachse der Drehspindel herzustellen. Danach ist im Ergebnis die optische Achse der Referenzlinse koaxial zur Drehspindelachse ausgerichtet.
Im zweiten Schritt (Figur 2) kommt ein weiteres Justierfutter als zweite justierbare Spanneinrichtung für die Laserdiode als emittierendes Element zur Verwendung, das bei konkreter Ausführung auch im ersten Schritt schon vorhanden sein kann und erst im zweiten Schritt konkret zum Einsatz kommen kann. Mit Hilfe dieses Justierfutters wird die Laserdiode relativ zur Referenzlinse in 5DOF ausgerichtet, diesmal unter Beobachtung des kollimier- ten Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung in einem alternativen Beobachtungstrahlengang mit Beamprofiler als Detektor mit dem die Strahlquerschnittsgeometrie des Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung erfasst werden kann. Justierziel ist es, sowohl das Taumeln des kollimierten Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung bei einer Umschlagprüfung zu minimieren, als auch die konkreten Strahlparameter des bevorzugt kollimierten Strahls (Durchmesser, Aberrationen etc.) einstellen zu können. Der Beamprofiler kann, ebenso wie das Reflexbild-Messgerät als Detektor mit dem die Ausrichtung der optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements überprüft wird, entlang der optischen Achse bzw. der Rotationsachse der Spindel translatorisch verfahren werden, um das Strahlprofil des kollimierten Strahls entlang dieser Achse vermessen zu können. Im Ergebnis des zweiten Schritts ist die optische Achse der mit der Laserdiode emittierten elektromagnetischen Strahlung koaxial zur Spindelachse ausgerichtet und die Laserdiode als emittierendes Element hat einen definierten Abstand zur Referenzlinse.
Im dritten Schritt (Figur 3) muss die Außengeometrie des emittierenden Elements, wie z.B. eine Laserdiode (bzw. dessen Gehäuses) für die abschließende spanende Bearbeitung, beispielsweise einem Drehprozess zugänglich sein. In der Variante nach Figur 2 wird hierfür das Justierfutter, mit dem die Referenzlinse justiert und fixiert worden ist, entfernt oder so bewegt, dass das ausgerichtete und im Justierfutter fixierte emittierende Element mit ihrem Gehäuse für eine spanende Bearbeitung zugänglich ist. Wenn das Justierfutter als erste justierbare Spanneinrichtung der Referenzlinse eine wiederholgenaue Befestigungsmöglichkeit auf bzw. an der drehbaren Spindel (z.B. sogenannte kinematische Mounts) aufweist, so kann bei einer erneuten Prozessabfolge der Aufwand für den ersten Schritt i) signifikant reduziert werden bzw. es kann das Justieren der Referenzlinse im ersten Schritt i) ggfls. sogar ganz entfallen.
Die Zugänglichkeit des Gehäuses des emittierenden Elements erlaubt es nun, mittels spanender Bearbeitung der Außenkontur diese Außenkontur also die radiale Außenwand koaxial zur Spindelachse durch spanende Bearbeitung zu gestalten („Justierbearbeiten"). Darüber hinaus kann im Maschi- nen-Koordinatensystem auch eine Planfläche des Gehäuses des emittieren- den Elements bearbeitet werden, an der die Planfläche des justiergedrehten oder -geschliffenen jeweiligen strahlformenden optischen Elements ausgerichtet werden kann. Diese Oberfläche ist nach der Bearbeitung senkrecht zur Rotationsachse der Spindel und der optischen Achsen der Referenz-Linse bzw. des emittierenden Elements ausgerichtet.
Nach der Durchführung des dritten Schritts iii) liegt ein emittierendes Element mit einem justierbaren Gehäuse vor. Dies kann, in Kombination mit bei9spiels- weise einer justiergedrehten Kollimationslinse als strahlformendes Element, einfach in einer Präzisions-Tubusfassung (Figur 6) ohne aufwändige Justage eingeführt und darin exakt zueinander ausgerichtet und ohne einen Klebstoff fixiert werden. In der Fassung können auch mehrere strahlformende optische Elemente übereinander angeordnet werden, die aneinander anliegen, so dass insbesondere jeweilige Brennweiten durch Einhaltung definierter Abstände berücksichtigt werden können.
Die Erfindung hat folgende Vorteile und Wirkungen:
• Durch die spanende Bearbeitung in Verbindung mit der vorhergehenden Ausrichtung optischer Strukturen zur Spindelachse werden mechanische Strukturen zur Montage hochgenau zu den optischen Strukturen mittels spanender Bearbeitung gefertigt.
• Dadurch können aktive (Laserdioden) und passive Komponenten (Kollimationsoptik) OHNE Justierung gemeinsam in Tubusfassun- gen mit Genauigkeiten im Mikrometerbereich integriert werden (wichtigster Vorteil).
• Konzentrizität und Abstand der aktiven und passiven Bauteile werden reproduzierbar hergestellt.
• Konzentrizität und Abstand der aktiven und passiven Bauteile ermöglichen austauschbare Komponenten.
• Der Einfluss von Fügemedien in variablen Justierspalten (Schrumpfen während der Aushärtung, Langzeitstabilität) wird ausgeschlossen.
• Die Justierung und spanende Bearbeitung kann automatisch und damit maschinell durchgeführt werden. • Die Fertigung laseroptischer Baugruppen kann ökonomischer erfolgen, da der justier- und Fixierprozess der Kollimationsoptik vor einem emittierenden Element, wie z.B. einer Laserdiode ein aufwändiger Prozess mit teilweise niedriger Ausbeute war.
Gegenüber klassischen Verfahren (Richtkitten) können auch die Brennpunktebenen eingestellt werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft erläutert werden. Dabei können einzelne technische Merkmale unabhängig vom jeweiligen Beispiel oder der jeweiligen Darstellung miteinander kombiniert werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 in schematischer Form einen Aufbau, wie er bei der Durchführung des ersten Schritts i) eingesetzt werden kann;
Figur 2 in schematische Form einen Aufbau, wie er bei der Durchführung des zweiten Schritts ii) eingesetzt werden kann;
Figur 3 in schematischer Form, wie man eine Laserdiode als ein emittierendes Element durch Justierdrehen bearbeiten kann;
Figur 4 ein strahlformendes optisches Element, das durch Justierdrehen an bestimmten Oberflächen bearbeitet werden soll;
Figur 5 ein Gehäuse einer Laserdiode als emittierendes Element an bestimmten Oberflächen bearbeiten soll und
Figur 6 ein strahlformendes optisches Element und ein emittierendes Element, das in einer gemeinsamen Fassung nach der Durchführung des Verfahrens angeordnet und dabei in Bezug zueinander justiert ist, so dass die optischen Achsen des strahlformenden Elements und des emittierenden Elementes übereinstimmen. Mit Figur 1 soll verdeutlicht werden, wie man den ersten Schritt i) des Verfahrens durchführen kann. Dabei ist ein optisches Referenzelement 2' mit gleichen optischen Eigenschaften, wie ein strahlformendes optisches Element 2 in eine justierbare erste Spanneinrichtung 4 einer rotierbaren Spindel 5 einer Drehmaschine eingesetzt und fixiert.
Durch Drehung der Spindel 5, wie mit dem entsprechenden Pfeil angedeutet, trifft elektromagnetische Strahlung durch das optische Referenzelement 2', das bei dem gezeigten Beispiel eine die Strahlung kollimierende Linse ist, auf den Detektor 8 auf. Bei der Drehung kann die Ausrichtung der optischen Achse des optischen Referenzelements 2' erfasst und dann können mit der ersten justierbaren Spanneinrichtung 4 Korrekturen vorgenommen werden, so dass das optische Referenzelement 2' in der ersten justierbaren Spanneinrichtung 4 so ausgerichtet wird, dass seine optische Achse mit der Rotationsachse der Spindel 5 übereinstimmt.
Wenn dies erreicht worden ist, kann der zweite Schritt ii) durchgeführt werden, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Dabei ist eine Laserdiode als emittierendes Element 1 mit seinem Gehäuse 1.1 in der zweiten justierbaren Spanneinrichtung 6 fixiert. Die vom emittierenden Element 1 emittierte elektromagnetische Strahlung tritt aus diesem divergent aus und wird mit dem optischen Referenzelement 2' fokussiert und trifft auf ein diese Strahlung um zweimal 90 ° durch entsprechende Reflexion umlenkendes Element 10, so dass die elektromagnetische Strahlung auf den Detektor 9 auftrifft, mit dem die Strahlquerschnittsgeometrie des Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung erfasst werden kann.
Mit Hilfe der vom Detektor 9 erfassten Messwerte und der zweiten justierbaren Spanneinrichtung 6 kann das emittierende Element 1 mit seinem Gehäuse 1.1 so ausgerichtet werden, dass auch seine optische Achse mit der Rotationsachse der Spindel 5 zusammenfällt.
Man könnte die beiden Detektoren 8 und 9 auch auf einem Träger nebeneinander anordnen und den jeweiligen Detektor 8 oder 9 durch Drehung so positionieren, dass er bei der Durchführung des entsprechenden Schritts an der gewünschten Position und der jeweils andere daneben angeordnet ist. Die Detektoren 8 und 9 können translatorisch parallel zur Rotationsachse der Spindel 5 bewegt werden, wie dies mit den Doppelpfeilen angedeutet ist.
Wie man Figur 3 entnehmen kann, kann dann eine spanende Bearbeitung mit einem Drehmeißel 11 an der Oberfläche des Gehäuses 1.1 des emittierenden Elements 1 durchgeführt werden. Dabei wird die radial äußere Wand des Gehäuses 1.1 so bearbeitet, dass sie parallel zur Rotationsachse der Spindel 5 und somit auch zur optischen Achse des emittierenden Elements 1 ausgerichtet worden ist.
Die Oberfläche des Gehäuses 1.1, die um den Austritt der vom emittierenden Element 1 emittierten elektromagnetischen Strahlung angeordnet ist, wird so bearbeitet, dass zumindest ein Teil dieser Oberfläche senkrecht zur Rotationsachse der Spindel 5 und zur optischen Achse des emittierenden Elements 1 ausgerichtet worden ist. Sollte nur ein Teil dieser Oberfläche so ausgebildet worden sein, soll er aber über andere Teile dieser Oberfläche überstehen, so dass der senkrecht ausgerichtete Oberflächenbereich im montierten Zustand in der gemeinsamen Fassung 7 unmittelbar an einer entsprechenden bearbeiteten Oberfläche eines strahlformenden optischen Elements 2 bzw. dessen Gehäuses 2.1 anliegt und dadurch der Abstand des emittierenden Elements 1 zu dem strahlformenden optischen Element 2 exakt eingehalten werden kann, wenn diese beiden Elemente 1 und 2 in der gemeinsamen Fassung 7, wie in Figur 6 gezeigt, angeordnet worden sind.
In analoger Form kann auch ein strahlformendes optisches Element 2 ggf. mit einem eigenen Gehäuse 2.1 bearbeitet werden. Die zu bearbeitenden Oberflächen an einem Gehäuse 2.1 eines strahlformenden optischen Elements 2 sind in Figur 4 gezeigt. Auch hier ist die Außenwand parallel und die in Richtung emittierenden Element 2 weisende Oberfläche senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet. Figur 5 zeigt dies bei einer Laserdiode als emittierendes Element 1 in einem Gehäuse 1.1.
Die Fassung 7 in der schlussendlich mindestens ein strahlformendes optisches Element 2 und ein emittierendes Element 1 eingepasst werden, sollte sehr präzise gefertigt und sein Innendurchmesser mit sehr kleinem Spiel von ca. 0.001 mm - 0.002 mm entsprechend der Außendurchmesser der Außenwand der Gehäuse 1.1 und 2.1 ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Montage, Justierung und Fixierung eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Elements (1) in Bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische Strahlung strahlformenden optischen Element (2) in einer gemeinsamen Fassung (7), bei dem bei einem ersten Schritt i) ein strahlformendes optisches Element (2) oder ein optisches Referenzelement (2') mit gleichen optischen Eigenschaften, wie das strahlformende optische Element (2) koaxial zur Rotationsachse einer Spindel (5) einer Werkzeugmaschine ausgerichtet und in der entsprechenden Position fixiert wird und dann bei einem zweiten Schritt ii) das an seinem radial äußeren Rand und zumindest teilweise an der Oberfläche, die der Oberfläche gegenüberliegt, von der elektromagnetische Strahlung emittiert wird, von einem Gehäuse (1.1) umschlossene elektromagnetische Strahlung emittierende Element (1) in eine zweite justierbare Spanneinrichtung (6) der Spindel (5) der Werkzeugmaschine eingesetzt und fixiert wird und mittels der zweiten justierbaren Spanneinrichtung (6) und einem Detektor (9), mit dem die Strahlquerschnittsgeometrie des Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung im Strahlengang nach dem mindestens einen strahlformenden optischen Element (2) oder dem optischen Referenzelement erfasst wird, das emittierende Element (1) in bis zu fünf Freiheitsgraden so ausgerichtet wird, dass die optische Achse der vom emittierenden Element (1) emittierten elektromagnetischen Strahlung koaxial zur Rotationsachse der Spindel (5) ausgerichtet worden ist und bei einem dritten Schritt iii) das Gehäuse (1.1) des emittierenden Elements (1) an seiner radial äußeren Wand und an der Oberfläche sowie der Oberfläche, die im mon- tierten und fixierten Zustand in Richtung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements (2) weist, in der in der zweiten justierbaren Spanneinrichtung (6) im Schritt ii) erreichten Position und Ausrichtung in der Werkzeugmaschine spanend bearbeitet werden, so dass die Oberfläche der radial äußeren Wand parallel und die Oberfläche, die im montierten und fixierten Zustand in Richtung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements (2) weist zumindest teilweise, senkrecht zur Rotationsachse der Spindel (5) ausgerichtet sind und bei einem vierten Schritt iv) das mindestens eine mittels Justierdrehen oder Justierschleifen bearbeitete strahlformende optische Element (2) und das emittierende Element (1) in eine gemeinsame Fassung (7) so eingeführt werden, so dass ihre radial äußeren Wände parallel zueinander ausgerichtet sind und an der rotationssymmetrischen Innenwand der Fassung (7) sowie die senkrecht zu den optischen Achsen des mindestens einen strahlformenden optischen Elements (2) und des Gehäuses (1.1) des emittierenden Elements (1) ausgerichteten Oberflächen, die aufeinander zu weisend angeordnet sind, angeordnet sind, aneinander anliegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Schritts i) das strahlformende optische Element (2) oder das optische Referenzelement (2') mit gleichen optischen Eigenschaften, wie das strahlformende optische Element (2) in eine justierbare erste Spanneinrichtung (4) der rotierbaren Spindel (5) einer Werkzeugmaschine eingesetzt und fixiert und anschließend koaxial zur Rotationsachse der Spindel (5) mittels der ersten justierbaren Spanneinrichtung (4) ausgerichtet und in der entsprechenden Position fixiert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Durchführung des ersten Schritts i) ein Justierdrehen am mindestens einen strahlformenden optischen Element (2) oder an einem Gehäuse (2.1), in dem das mindestens eine strahlformende optische Element (2) eingefasst ist, an seiner radial äußeren Wand und an der Oberfläche, die im montierten Zustand in Richtung des emittierenden Elements (1) weist, durchgeführt wird, so dass die radial äußere Wand parallel und die Oberfläche, die im montierten Zustand in Richtung des emittierenden Elements (1) weist, senkrecht zur optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements (1) ausgerichtet sind und der zweite Schritt ii) oder der vierte Schritt iv) im Anschluss daran durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Schritts i) mindestens ein die elektromagnetische Strahlung kollimierendes strahlformendes Element (2) um mindestens 360 ° um seine optische Achse gedreht wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Schritts i) die Ausrichtung des mindestens einen strahlformenden optischen Elements (2) mittels Reflexbilderfassung und Umschlagprüfung in der ersten justierbaren Spanneinrichtung (4) durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des ersten Schritts i) ein De- tektor(8) mit dem die Ausrichtung der optischen Achse des mindestens einen strahlformenden optischen Elements (2) überprüft wird, translatorisch parallel zur Rotationsachse der Drehspindel (5) bewegt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Durchführung des zweiten Verfahrensschritts ii) der Detektor (9), mit dem die Strahlquerschnittsgeometrie des Strahls der emittierten elektromagnetischen Strahlung erfasst wird, translatorisch parallel zur Rotationsachse der Drehspindel (5) bewegt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schritt i) einmal durchgeführt wird und bei nachfolgenden Wiederholungen das mittels der ersten justierbaren Spanneinrichtung (4) ausgerichtete und in der entsprechenden Position fixierte optische Referenzelement mit gleichen optischen Eigenschaften, wie das strahlformende optische Element (2), in die Aus- gangsposition erneut und ohne Ausrichtung wiederholgenau platziert wird, bevor die Ausrichtung und Fixierung des emittierenden Elements (1) in der zweiten justierbaren Spanneinrichtung (6) durchgeführt wird.
EP23727816.3A 2022-05-13 2023-05-12 Verfahren zur montage, justierung und fixierung eines elektromagnetische strahlung emittierenden elements in bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische strahlung strahlformenden optischen element Pending EP4523300A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022204699.4A DE102022204699B3 (de) 2022-05-13 2022-05-13 Verfahren zur Montage, Justierung und Fixierung eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Elements in Bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische Strahlung strahlformenden optischen Element
PCT/EP2023/062839 WO2023218069A1 (de) 2022-05-13 2023-05-12 Verfahren zur montage, justierung und fixierung eines elektromagnetische strahlung emittierenden elements in bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische strahlung strahlformenden optischen element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4523300A1 true EP4523300A1 (de) 2025-03-19

Family

ID=86498176

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23727816.3A Pending EP4523300A1 (de) 2022-05-13 2023-05-12 Verfahren zur montage, justierung und fixierung eines elektromagnetische strahlung emittierenden elements in bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische strahlung strahlformenden optischen element

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4523300A1 (de)
DE (1) DE102022204699B3 (de)
WO (1) WO2023218069A1 (de)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH681493A5 (de) * 1991-02-20 1993-03-31 Peter Gerber
DE10322587B4 (de) 2003-05-15 2005-08-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Referenzflächen an Fassungen optischer Elemente durch eine spanende Bearbeitung sowie damit hergestellte optische Elemente
DE102014012354A1 (de) 2014-08-25 2016-02-25 Innolite Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur ultrapräzisen Bearbeitung einer Referenzfläche eines eine optische Achse aufweisenden Werkstücks
WO2019053780A1 (ja) * 2017-09-12 2019-03-21 三菱電機株式会社 光モジュール及びその製造方法
DE102018106468A1 (de) 2018-03-20 2019-09-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Zentrieren eines optischen Elements in einem optischen System für ein Endoskop

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022204699B3 (de) 2023-06-15
WO2023218069A1 (de) 2023-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68919327T2 (de) Halbleiterlasermodul und methode zu seiner justierung.
DE4344899C2 (de) Dreh- und Ausrichtungsvorrichtung zum Zusammenbau eines Faseroptikverbinders mit geringeren Verbinderverlusten
DE3128190C2 (de)
DE68918644T2 (de) Variabler Verhältnis-Strahlenteiler und Ankoppelungs-Optik.
DE102019122047B4 (de) Ausrichteinheit, Sensormodul umfassend dieselbe und Laserbearbeitungssystem umfassend das Sensormodul
DE102018128669B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems
DE112014004124B4 (de) Laserabtastvorrichtung
EP3111161B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum optischen bestimmen eines abstandes
DE102013205589A1 (de) Vorrichtung zur optischen Messung einer Distanz zu einem reflektierenden oder streuenden Zielobjekt
WO2023131522A1 (de) VERFAHREN ZUM LASERSTRAHLSCHWEIßEN VON MEHREREN KOMPONENTEN AN UNTERSCHIEDLICHEN BEARBEITUNGSSTELLEN EINES BAUTEILS SOWIE LASERSCHWEIßVORRICHTUNG
DE69610200T2 (de) Opto-elektronischer messapparat für die verifikation von lineardimensionen
WO2019224346A2 (de) Verfahren und vorrichtungen zur bestimmung von ausrichtungsfehlern von strahlquellen und für deren korrektur
DE102018207294A1 (de) LIDAR Messsystem und Verfahren zur Montage eines LIDAR Messsystems
DE10322587B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Referenzflächen an Fassungen optischer Elemente durch eine spanende Bearbeitung sowie damit hergestellte optische Elemente
DE102022204699B3 (de) Verfahren zur Montage, Justierung und Fixierung eines elektromagnetische Strahlung emittierenden Elements in Bezug zu mindestens einem die emittierte elektromagnetische Strahlung strahlformenden optischen Element
EP1091228A2 (de) Faseroptisches Sende-Bauelement mit präzise einstellbarer Einkopplung
EP1668891A1 (de) Bildaufnahmesystem
DE19504834C1 (de) Diodenzeilen-Spektralphotometer
EP0382737B1 (de) Optisches system, das aus wenigstens zwei teilsystemen besteht
EP3001675A1 (de) Kameraeinheit zum überwachen eines raumbereichs
DE102017113947B4 (de) Modulares optisches Baukastensystem für kollimierte Top-Hat Verteilung
WO2004066010A1 (de) Verfahren zur herstellung eines facettenspiegels
DE102018207297A1 (de) LIDAR Messsystem und Verfahren zur Montage eines LIDAR Messsystems
EP1150095B1 (de) Vorrichtung zur quantitativen Beurteilung der fluchtenden Lage zweier Maschinenteile, Werkstücke oder dergleichen
DE102018207293A1 (de) LIDAR Messsystem und Verfahren zur Montage eines LIDAR Messsystems

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20241203

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

RIC1 Information provided on ipc code assigned before grant

Ipc: H01S 5/02253 20210101AFI20260112BHEP

Ipc: H01S 5/02212 20210101ALI20260112BHEP

Ipc: G02B 27/62 20060101ALI20260112BHEP

Ipc: G02B 7/00 20210101ALI20260112BHEP

Ipc: G01M 11/02 20060101ALI20260112BHEP

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20260204