WO2008061516A1 - Method and device for adjusting the beam diameter of a laser beam passing through an optical element by means of temperature changes - Google Patents

Method and device for adjusting the beam diameter of a laser beam passing through an optical element by means of temperature changes Download PDF

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WO2008061516A1
WO2008061516A1 PCT/DE2007/002106 DE2007002106W WO2008061516A1 WO 2008061516 A1 WO2008061516 A1 WO 2008061516A1 DE 2007002106 W DE2007002106 W DE 2007002106W WO 2008061516 A1 WO2008061516 A1 WO 2008061516A1
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WO
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optical element
laser beam
temperature
cooling
laser
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Application number
PCT/DE2007/002106
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Inventor
Michael Von Borstel
Mark Geschwandner
Original Assignee
Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0147Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on thermo-optic effects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/005Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for varying the beam diameter of a laser beam passing through an optical element, wherein the optical element is transmissive or partially transmissive to the wavelength of the laser beam and has a temperature-dependent refractive index.
  • the optical element is transmissive or partially transmissive to the wavelength of the laser beam and has a temperature-dependent refractive index.
  • I ⁇ frarot gas lasers especially in CCVGaslasern with a wavelength of 10.6 microns.
  • CO 2 gas lasers it is known that the beam diameter of the laser beam changes with increasing service life or service life of the laser. The main reason for this effect is considered to be increasing aging over time and soiling of the optical elements, in particular of the coupling-out mirror.
  • the laser beam is coupled out of the laser resonator via a partially transmissive coupling-out mirror.
  • the Auskoppeltik is made of infrared-permeable materials, usually made of zinc selenide, in some cases of gallium arsenide, and is cooled as well as possible.
  • the beam guidance and shaping of CO 2 laser beams takes place predominantly in free beam propagation via reflective, transmissive and partially transmissive optical elements.
  • Each optical element absorbs a small part of the laser beam power of an incident laser beam and heats up by the absorbed laser beam power. Dust particles or other contaminants, such as abrasion, which are present in a beam guiding space, deposit on the surface of the optical elements and lead to an increased absorption of the incident laser beam and thus to an additional heating of the optical elements.
  • the absorbed laser beam power leads to a thermal load on the optical elements, which reduces the lifetime, and also changes the optical properties. By cooling the optical elements to reduce the thermal load and improve the optical properties.
  • Transmissive and partially transmissive optical elements have the disadvantage that cooling can take place only over the edge of the optical elements, since the laser beam passes through the optical elements.
  • the laser beam at least partially traverses the optical element.
  • a power density distribution of the transmitted laser beam with a maximum in the center and a decrease in the power density outwards in the optical element in the radial direction leads to a corresponding distribution of temperature and thermal expansion.
  • the temperature gradient in the radial direction causes according to the thermal conductivity and the specific heat capacity of the optical element, a heat flow in the direction of the cooler areas.
  • Zinc selenide and Gallium arsenide has a thermal conductivity that decreases with increasing temperature. This leads to steeper temperature gradients in the optical element at higher temperatures, since the heat is transported away worse.
  • the refractive index n is a temperature-dependent property of an optical element. Due to this temperature dependence, a spatial temperature distribution in an optical element causes an incident laser beam to be refracted differently. Materials having a positive refractive index gradient + dn / dT or a negative refractive index gradient -dn / dT have different effects on an incident laser beam. Zinc selenide and gallium arsenide have a positive refractive index gradient + dn / dT.
  • a temperature distribution with a maximum in the center of the optical element and a temperature drop to the edges lead to a focusing of the incident laser beam, a negative refractive index gradient -dn /
  • dT generates a widening of the laser beam.
  • a focusing optical element generates a laser beam path with a smallest beam diameter (beam waist) at the focal point of the optical element, behind the beam waist increases the beam diameter.
  • Heating the optical element at a positive refractive index gradient + dn / dT causes the beam diameter in the region from the optical element to the beam waist and just behind it to be reduced with respect to a cold optical element, whereas the beam diameter at distances that are large in relation to the focal length of the optical element are enlarged with respect to a cold optical element.
  • adaptive mirrors In order to keep the beam diameter of a laser beam constant or to adjust it to different values, adaptive mirrors, in which the
  • Curvature of the mirror surface is selectively changed, or adaptive telescopes, in which the curvature of the mirror surface and / or the distance of the telescope mirror are selectively changed, used.
  • the deformation of the mirror surface takes place, for example, by means of piezoelectric actuators (For example, DE 42 36 355 A1), which can be produced depending on the number used almost any mirror surfaces, or by changing the cooling water pressure of a cooled mirror (eg DE 39 00 467 A1), whereby a spherical surface change is generated, which is usually sufficient is to change the laser beam diameter.
  • piezoelectric actuators For example, DE 42 36 355 A1
  • a cooled mirror eg DE 39 00 467 A1
  • these known adaptive optics require additional optical components.
  • the idea of the present invention is to change the refractive index of an optical element or the spatial distribution of the refractive index and consequently the beam diameter of an incident laser beam in a targeted manner via the temperature of the optical element.
  • the particular advantage of the invention is that no additional optical components (adaptive mirrors, adaptive telescopes) are required for beam diameter adjustment.
  • the invention can be used to specifically change the beam diameter of a laser beam as a function of a processing task.
  • Another application is to counteract a focusing or expanding action of one or more optical elements to set a constant beam diameter of the laser beam.
  • the temperature change of the optical element can take place via a direct cooling or heating of the optical element or indirectly via a cooling or heating of a holder (for example optical support or frame) of the optical element.
  • a holder for example optical support or frame
  • the temperature of a liquid cooling medium can be changed.
  • the speed of the cooling medium can its cooling effect to be influenced.
  • Other options are the cooling of the optical element or its support by eg Peltier elements or heating by eg electrical heating elements, such as a heating wire. Combinations of these methods are also possible.
  • the temperature of the optical element is controlled manually or automatically, in particular as a function of the total switch-on duration of the laser beam.
  • a machine operator or service technician can perform a temperature decrease for a positive refractive index gradient optical element + dn / dT when the beam diameter of the laser beam has decreased due to aging or fouling of the outcoupling mirror, for optical elements having a negative refractive index gradient -dn / dT an increase in temperature occurs .
  • Another simple option is an automatic temperature change depending on the total duty cycle of the
  • the temperature of the optical element is regulated as a function of a desired value, in particular by the beam diameter of the laser beam at a specific location in the beam path of the laser beam or the intensity of the thermal radiation radiated by the optical element.
  • the control can also take place as a function of certain process parameters of a laser processing, such as plasma temperature, or depending on the materials to be processed or material thicknesses.
  • the required for temperature change heating or cooling power can be used to first an early warning and then an error message for the To provide cleaning or replacement of the optical element, in particular the Auskoppelspiegels.
  • the temperature change can be made over a large area or via a spatially resolved cooling or heating of one or more specific areas of the optical element.
  • the temperature of the optical element in the range between about 60 0 C and about 10 0 C is changed.
  • the invention also relates to a device suitable for carrying out the method according to the invention for varying the beam diameter of a laser beam with an optical element with temperature-dependent refractive index arranged in the beam path of the laser beam and transmissive or partially transmissive for the laser wavelength, wherein the optical element is in thermal contact with a cooling or heating element (Eg Peltier element or electric heating element) is, whose cooling or heating temperature is adjustable.
  • a cooling or heating element Eg Peltier element or electric heating element
  • the cooling or heating element is in thermal contact with a holder of the optical element, ie in the case of a Auskoppelapt with a peripheral mirror mount or a peripheral mirror support.
  • the device according to the invention has a control unit which adjusts the temperature of the optical element to different temperature values, in particular as a function of the total switch-on duration of the laser beam.
  • a control unit is provided, which changes the temperature of the optical element as a function of a desired value, in particular depending on the beam diameter of the laser beam at a specific location in the beam path of the laser beam, the intensity of the heat radiation of the optical element or from a process or material parameter of a laser processing.
  • the transmissive or partially transmissive optical element is particularly preferably the output mirror of a laser resonator.
  • Preferred coupling-out mirror material is zinc selenide; however, all other infrared transmissive materials (IR- Materials) possible, such as gallium arsenide.
  • the laser beam is an infrared laser beam, in particular a CO 2 laser beam with a wavelength of 10.6 ⁇ m, and its power is greater than 1000 W.
  • FIG. 1 shows a CCV gas laser with a folded laser resonator.
  • Rg. 2 a CCVGasIaser with an external beam guide and a
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the device according to the invention with a heated mirror socket of the coupling-out mirror
  • Fig. 4 shows a second embodiment of the device according to the invention with a cooled by means of a Peltier element mirror frame of
  • FIG. 5 shows the second embodiment of the device according to the invention with a device for temperature monitoring of the coupling-out mirror; and
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the device according to the invention with a mirror frame of the mirror cooled by a mirror support
  • the CCVGasIaser 1 shown in Fig. 1 comprises a square-folded laser resonator 2 with four adjoining laser discharge tubes 3, which are connected to each other via corner housing 4, 5.
  • One in the direction of Axes of the laser discharge tubes 3 extending laser beam 6 is shown in phantom.
  • Deflection mirror 7 in the corner housings 4 are used to deflect the laser beam 6 by 90 °.
  • a rearview mirror 8 and a Auskoppelspiegel 9 partially transmissive for the laser wavelength are arranged in the corner housing 5.
  • the rearview mirror 8 is designed to be highly reflective for the laser wavelength and reflects the laser beam 6 by 180 °, so that the laser discharge tubes 3 are traversed again in the opposite direction.
  • a part of the laser beam 6 is coupled out of the laser resonator 2 at the partially transmissive output mirror 9, the other reflected part remains in the laser resonator 2 and passes through the laser discharge tubes 3 again.
  • the decoupled from the laser resonator 2 via the Auskoppelador 9 laser beam is denoted by 10.
  • a radial fan 11 which is connected via supply lines 12 for laser gas with the corner housings 4, 5 in combination.
  • Suction lines 13 extend between suction boxes 14 and the radial fan 11.
  • the direction of flow of the laser gas inside the laser discharge tubes 3 and in the supply and suction lines 12, 13 is illustrated by arrows.
  • the excitation of the laser gas via electrodes 15, which are arranged adjacent to the laser discharge tubes 3.
  • the laser beam 10 is guided as shown in Fig. 2 in an external beam guide 16 via reflective and transmissive optical elements, such as mirrors and lenses, from the laser resonator 2 to a processing head 17.
  • the decoupled laser beam 10 is expanded by means of two lenses 18, 19, which form a beam telescope 20, to a desired beam diameter and deflected by a deflection mirror 21 to the processing head 17.
  • the processing head 17 includes a focusing lens 22 which focuses the laser beam to a required beam diameter for processing.
  • Fig. 3 shows a device 30 for changing the Strahi tomessers a decoupled from the La ⁇ erresonator 2 via the Auskoppelador 9 laser beam 10.
  • the Auskoppelspiegel 9 is mounted in a mirror mount (holder) 23, which in turn is mounted on a cooling water cooled mirror carrier 24 so that at Auskoppelador 9 forms a temperature gradient from the inside out.
  • the device 30 has an electrical heating element 31 provided on the mirror mount 23 and a control unit 32 which changes the heating power of the heating element 31 as a function of the beam diameter of the coupled-out laser beam 10 measured with a sensor 33.
  • mirror mount 23 and mirror mount 24 are thermally insulated from one another by an insulator 34 provided therebetween.
  • Zinc selenide which is the preferred material for partially transmissive outcoupling mirrors, and gallium arsenide have temperature-dependent thermal conductivities and refractive indices that cause the refractive power of the outcoupling mirror 9 and thus the focusing properties to change with temperature. Specifically, at high temperatures, the thermal conductivity decreases, resulting in steeper temperature gradients with increasing temperatures because the heat dissipates less. The steeper temperature gradient leads due to the positive refractive index gradient + dn / dT for zinc selenide and gallium arsenide to increased refractive power and thus to a different propagation of the laser beam behind the Auskoppelspieg ⁇ l compared to a cold Auskoppelapt.
  • a focusing outcoupling mirror generates a laser beam path with a beam waist (smallest beam diameter) in the focus of the outcoupling mirror, behind the beam waist the beam diameter increases.
  • Heating at the focusing outcoupling mirror causes the beam diameter in the near field (region from the outcoupling mirror to the waist of the beam and shortly after it) to decrease, in the far field, i. at intervals which are large against the focal length of the coupling-out mirror, the beam diameter increases in relation to a cold coupling-out mirror.
  • the refractive index of the coupling-out mirror 9 or the spatial distribution of the refractive index and consequently the beam diameter of the laser beam 10 are varied in a targeted manner via the temperature or the temperature gradient of the coupling-out mirror 9.
  • the control unit 32 Based on the measured with the sensor 33 beam diameter, the control unit 32, the temperature of the Auskoppelapts 9 according to the desired beam diameter.
  • a change in diameter of 4% per 15 0 C was determined.
  • a 25 mm large laser beam 10 is thus 1 mm smaller, when the temperature of the mirror mount 23 increases by 15 0 C.
  • FIG. 4 shows another device 40 for changing the beam diameter of the laser beam 10 coupled out via the outcoupling mirror 9.
  • the device 40 has a cooling element (eg Peltier element) 41 arranged between mirror mount 23 and mirror support 24, the cooling power of which is determined by a control unit 42, for example Total switch-on of the laser beam 10 is changed automatically.
  • the Peltier element 41 requires on the one hand a reference heat sink that keeps this page at a fixed temperature, for example, the mirror support 24, which is flowed through with laser cooling water (eg to 25 0 C).
  • the temperature difference of the Peltier element 41 to this reference is determined by the current flow through the Peltier element 41. In principle, temperatures above and below the reference temperature can be generated.
  • FIG. 5 shows a device 50 for changing the beam diameter of the coupled-out laser beam 10 analogously to FIG. 4 with a cooling element 51 arranged between mirror mount 23 and mirror mount 24, the device 50 being combined with a device 52 for temperature monitoring of the device
  • the temperature monitoring device 52 comprises a e.g. formed as a photodiode or pyrometer temperature sensor 53, which is integrated on the laser resonator 2 side facing away from the Auskoppelspiegels 9 in the mirror frame 23.
  • the temperature sensor 53 detects the radiated heat from the coupling-out mirror 9 whose intensity I of the
  • Temperature T of the Auskoppelapt 9 (I ⁇ T 4 ), so that the temperature of the Auskoppelapt 9 is measured on the intensity of the heat radiation.
  • the measured intensity is applied to a device 54, eg a microprocessor, for measuring the measured intensity with a stored reference intensity to compare.
  • the device 54 which is designed as a control unit, changes the cooling capacity of the cooling element 51 in order to change the temperature of the outcoupling mirror 9.
  • the temperature change of the Auskoppelmers 9 can be made gradually until a previously set limit is exceeded, in which the laser 1 is turned off and an exchange of Auskoppeladors 9 must be made.
  • FIG. 6 shows a further device 60 for changing the beam diameter of the laser beam 10 coupled out via the outcoupling mirror 9
  • the control unit 42 is disclosed in FIG. 4 for the device 40 together with a cooling element 41 which is arranged between the mirror mount 23 and the mirror mount 24.
  • the control unit 42 can also be operated with the further devices 30, 50 and 60 according to the invention.
  • the devices 30, 40, 50, 60 according to the invention for changing the beam diameter of a laser beam are shown in FIGS. 3 to 6 for the partially transmissive coupling-out mirror 9 of a stable laser resonator 2.
  • the beam diameter of a laser beam may be varied over the temperature of other transmissive or partially transmissive optical elements in the external beam guide 16 or in the processing head 17 for the wavelength of the laser beam, e.g. via the lenses 18, 19 of the beam telescope 20 or the focusing lens 22 in the machining head 17.

Abstract

In a method for adjusting the beam diameter of a laser beam (10) passing through an optical element (9), wherein the optical element (9) is transmissive or partially transmissive for the wavelength of the laser beam (10) and has a temperature-dependent refractive index, according to the invention the temperature of the optical element (9) is adjusted according to the desired beam diameter.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Verändern des Strahldurchmessers eines durch ein optisches Element hindurchgehenden Laserstrahls mittels Temperaturänderung Method and device for changing the beam diameter of a laser beam passing through an optical element by means of temperature change
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verändern des Strahldurchmessers eines durch ein optisches Element hindurchgehenden Laserstrahls, wobei das optische Element für die Wellenlänge des Laserstrahls transmissiv oder teiltransmissiv ist und über einen temperaturabhängigen Brechungsindex verfügt. Besondere Anwendung findet die Erfindung bei Iπfrarot- Gaslasern, speziell bei CCVGaslasern mit einer Wellenlänge von 10,6 μm. Bei Cθ2-Gaslasern ist es bekannt, dass sich der Strahldurchmesser des Laserstrahls mit zunehmender Lebensdauer bzw. Betriebsdauer des Lasers verändert. Als wesentliche Ursache für diesen Effekt wird die im Laufe der Zeit zunehmende Alterung und Verschmutzung der optischen Elemente, insbesondere des Auskoppelspiegels, betrachtet. Bei stabilen Laserresonatoren wird der Laserstrahl über einen teiltransmissiven Auskoppelspiegel aus dem Laserresonator ausgekoppelt. Der Auskoppelspiegel ist aus infrarotdurchlässigen Materialien, meist aus Zinkselenid, in Einzelfällen aus Galliumarsenid, gefertigt und wird so gut wie möglich gekühlt.The present invention relates to a method and apparatus for varying the beam diameter of a laser beam passing through an optical element, wherein the optical element is transmissive or partially transmissive to the wavelength of the laser beam and has a temperature-dependent refractive index. Particular application of the invention in Iπfrarot gas lasers, especially in CCVGaslasern with a wavelength of 10.6 microns. In the case of CO 2 gas lasers, it is known that the beam diameter of the laser beam changes with increasing service life or service life of the laser. The main reason for this effect is considered to be increasing aging over time and soiling of the optical elements, in particular of the coupling-out mirror. In stable laser resonators, the laser beam is coupled out of the laser resonator via a partially transmissive coupling-out mirror. The Auskoppelspiegel is made of infrared-permeable materials, usually made of zinc selenide, in some cases of gallium arsenide, and is cooled as well as possible.
Die Strahlführung und -formung von CO2-Laserstrahlen erfolgt überwiegend in freier Strahlpropagation über reflektierende, transmissive und teiltransmissive optische Elemente. Jedes optische Element absorbiert einen geringen Teil der Laserstrahlleistung eines auftreffenden Laserstrahls und erwärmt sich durch die absorbierte Laserstrahlleistung. Staubpartikel oder sonstige Verschmutzungen, wie z.B. Abrieb, die in einem Strahlführungsraum vorhanden sind, lagern sich an der Oberfläche der optischen Elemente ab und führen zu einer verstärkten Absorption des auftreffenden Laserstrahls und damit zu einer zusätzlichen Erwärmung der optischen Elemente. Die absorbierte Laserstrahlleistung führt zu einer thermischen Belastung der optischen Elemente, die die Lebensdauer reduziert, und verändert außerdem die optischen Eigenschaften. Durch eine Kühlung der optischen Elemente sollen die thermische Belastung reduziert und die optischen Eigenschaften verbessert werden. Transmissive und teiltransmissive optische Elemente haben den Nachteil, dass eine Kühlung nur über den Rand der optischen Elemente erfolgen kann, da der Laserstrahl durch die optischen Elemente durchtritt.The beam guidance and shaping of CO 2 laser beams takes place predominantly in free beam propagation via reflective, transmissive and partially transmissive optical elements. Each optical element absorbs a small part of the laser beam power of an incident laser beam and heats up by the absorbed laser beam power. Dust particles or other contaminants, such as abrasion, which are present in a beam guiding space, deposit on the surface of the optical elements and lead to an increased absorption of the incident laser beam and thus to an additional heating of the optical elements. The absorbed laser beam power leads to a thermal load on the optical elements, which reduces the lifetime, and also changes the optical properties. By cooling the optical elements to reduce the thermal load and improve the optical properties. Transmissive and partially transmissive optical elements have the disadvantage that cooling can take place only over the edge of the optical elements, since the laser beam passes through the optical elements.
Bei transmissiven und teiltransmissiven optischen Elementen durchquert der Laserstrahl das optische Element zumindest teilweise. Beispielsweise führt eine Leistungsdichteverteilung des transmittierten Laserstrahls mit einem Maximum in der Mitte und einem Abfall der Leistungsdichte nach außen im optischen Element in radialer Richtung zu einer entsprechenden Temperatur- und Wärmeausdehnungs- verteilung. Der Temperaturgradient in radialer Richtung bewirkt entsprechend der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität des optischen Elements einen Wärmefluss in Richtung der kühleren Bereiche. Zinkselenid und Galliumarsenid verfügen über eine Wärmeleitfähigkeit, die mit steigender Temperatur abnimmt. Dies führt bei höheren Temperaturen zu steileren Temperaturgradienten im optischen Element, da die Wärme schlechter abtransportiert wird.In the case of transmissive and partially transmissive optical elements, the laser beam at least partially traverses the optical element. For example, a power density distribution of the transmitted laser beam with a maximum in the center and a decrease in the power density outwards in the optical element in the radial direction leads to a corresponding distribution of temperature and thermal expansion. The temperature gradient in the radial direction causes according to the thermal conductivity and the specific heat capacity of the optical element, a heat flow in the direction of the cooler areas. Zinc selenide and Gallium arsenide has a thermal conductivity that decreases with increasing temperature. This leads to steeper temperature gradients in the optical element at higher temperatures, since the heat is transported away worse.
Der Brechungsindex n ist eine temperaturabhängige Eigenschaft eines optischen Elements. Aufgrund dieser Temperaturabhängigkeit führt eine räumliche Temperaturverteilung in einem optischen Element dazu, dass ein auftreffender Laserstrahl unterschiedlich gebrochen wird. Materialien mit einem positiven Brechungsindexgradienten +dn/dT oder einem negativen Brechungsindexgradienten -dn/dT haben unterschiedlichen Einfluss auf einen auftreffenden Laserstrahl. Zinkselenid und Galliumarsenid verfügen über einen positiven Brechungsindexgradienten +dn/dT.The refractive index n is a temperature-dependent property of an optical element. Due to this temperature dependence, a spatial temperature distribution in an optical element causes an incident laser beam to be refracted differently. Materials having a positive refractive index gradient + dn / dT or a negative refractive index gradient -dn / dT have different effects on an incident laser beam. Zinc selenide and gallium arsenide have a positive refractive index gradient + dn / dT.
Bei einem optischen Element ohne Krümmung führen eine Temperaturverteilung mit einem Maximum in der Mitte des optischen Elements und einem Temperaturabfall zu den Rändern (z.B. gaußförmige Temperaturverteilung) und ein positiver Brechungsindexgradient +dn/dT zu einer Fokussierung des auftreffenden Laserstrahls, ein negativer Brechungsindexgradient -dn/dT erzeugt dagegen eine Aufweitung des Laserstrahls. Ein fokussierendes optisches Element erzeugt einen Laserstrahlverlauf mit einem kleinsten Strahldurchmesser (Strahltaille) im Brennpunkt des optischen Elements, hinter der Strahltaille nimmt der Strahldurchmesser zu. Eine Erwärmung des optischen Elements führt bei einem positiven Brechungsindexgradienten +dn/dT dazu, dass sich der Strahldurchmesser im Bereich vom optischen Element bis zur Strahltaille und kurz dahinter gegenüber einem kalten optischen Element verringert, wohingegen sich der Strahldurchmesser in Abständen, die groß gegen die Brennweite des optischen Elements sind, gegenüber einem kalten optischen Element vergrößert.In the case of an optical element without curvature, a temperature distribution with a maximum in the center of the optical element and a temperature drop to the edges (eg Gaussian temperature distribution) and a positive refractive index gradient + dn / dT lead to a focusing of the incident laser beam, a negative refractive index gradient -dn / By contrast, dT generates a widening of the laser beam. A focusing optical element generates a laser beam path with a smallest beam diameter (beam waist) at the focal point of the optical element, behind the beam waist increases the beam diameter. Heating the optical element at a positive refractive index gradient + dn / dT causes the beam diameter in the region from the optical element to the beam waist and just behind it to be reduced with respect to a cold optical element, whereas the beam diameter at distances that are large in relation to the focal length of the optical element are enlarged with respect to a cold optical element.
Um den Strahldurchmesser eines Laserstrahls konstant zu halten oder gezielt auf unterschiedliche Werte einzustellen, werden adaptive Spiegel, bei denen dieIn order to keep the beam diameter of a laser beam constant or to adjust it to different values, adaptive mirrors, in which the
Krümmung der Spiegelfläche gezielt verändert wird, oder adaptive Teleskope, bei denen die Krümmung der Spiegelfläche und/oder der Abstand der Teleskopspiegel gezielt verändert werden, eingesetzt. Bei bekannten adaptiven Spiegeln erfolgt die Deformation der Spiegelfläche beispielsweise mittels piezoelektrischer Aktuatoren (z.B. DE 42 36 355 A1), wobei sich je nach verwendeter Anzahl nahezu beliebige Spiegeloberflächen erzeugen lassen, oder durch Änderung des Kühlwasserdrucks eines gekühlten Spiegels (z.B. DE 39 00 467 A1), wodurch eine sphärische Oberflächenänderung erzeugt wird, die in der Regel ausreichend ist, um den Laserstrahldurchmesser zu verändern. Allerdings erfordern diese bekannten adaptiven Optiken zusätzliche optische Bauteile.Curvature of the mirror surface is selectively changed, or adaptive telescopes, in which the curvature of the mirror surface and / or the distance of the telescope mirror are selectively changed, used. In known adaptive mirrors, the deformation of the mirror surface takes place, for example, by means of piezoelectric actuators (For example, DE 42 36 355 A1), which can be produced depending on the number used almost any mirror surfaces, or by changing the cooling water pressure of a cooled mirror (eg DE 39 00 467 A1), whereby a spherical surface change is generated, which is usually sufficient is to change the laser beam diameter. However, these known adaptive optics require additional optical components.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine zum Durchführen dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben, mit denen der Strahldurchmesser eines Laserstrahls ohne zusätzliche optische Bauteile verändert werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a method and a device suitable for carrying out this method, with which the beam diameter of a laser beam can be changed without additional optical components.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Temperatur des optischen Elements entsprechend dem gewünschten Strahldurchmesser des Laserstrahls verändert wird.This object is achieved according to the invention in the method mentioned that the temperature of the optical element is changed according to the desired beam diameter of the laser beam.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, den Brechungsindex eines optischen Elements bzw. die räumliche Verteilung des Brechungsindex und folglich den Strahldurchmesser eines auftreffenden Laserstrahls gezielt über die Temperatur des optischen Elements zu verändern. Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine zusätzlichen optischen Bauteile (adaptive Spiegel, adaptive Teleskope) zur Strahldurchmesserverstellung benötigt werden.The idea of the present invention is to change the refractive index of an optical element or the spatial distribution of the refractive index and consequently the beam diameter of an incident laser beam in a targeted manner via the temperature of the optical element. The particular advantage of the invention is that no additional optical components (adaptive mirrors, adaptive telescopes) are required for beam diameter adjustment.
Die Erfindung kann einerseits dazu verwendet werden, den Strahldurchmesser eines Laserstrahls abhängig von einer Bearbeitungsaufgabe gezielt zu verändern. Eine weitere Anwendung besteht darin, einer fokussierenden oder aufweitenden Wirkung eines oder mehrerer optischer Elemente entgegen zu wirken, um einen konstanten Strahldurchmesser des Laserstrahls einzustellen.On the one hand, the invention can be used to specifically change the beam diameter of a laser beam as a function of a processing task. Another application is to counteract a focusing or expanding action of one or more optical elements to set a constant beam diameter of the laser beam.
Die Temperaturänderung des optischen Elements kann über eine direkte Kühlung oder Heizung des optischen Elements oder indirekt über eine Kühlung oder Heizung einer Halterung (z.B. Optikauflage oder -fassung) des optischen Elements erfolgen. Beispielsweise kann die Temperatur eines flüssigen Kühlmediums geändert werden. Auch über die Geschwindigkeit des Kühlmediums kann dessen Kühlwirkung beeinflusst werden. Andere Möglichkeiten sind das Kühlen des optischen Elements oder seiner Halterung durch z.B. Peltierelemente oder das Heizen durch z.B. elektrische Heizelemente, wie einen Heizdraht. Kombinationen dieser Verfahren sind ebenfalls möglich.The temperature change of the optical element can take place via a direct cooling or heating of the optical element or indirectly via a cooling or heating of a holder (for example optical support or frame) of the optical element. For example, the temperature of a liquid cooling medium can be changed. Also on the speed of the cooling medium can its cooling effect to be influenced. Other options are the cooling of the optical element or its support by eg Peltier elements or heating by eg electrical heating elements, such as a heating wire. Combinations of these methods are also possible.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird die Temperatur des optischen Elements manuell oder automatisch gesteuert, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von der Gesamteinschaltdauer des Laserstrahls. Beispielsweise kann ein Maschinenbediener oder Servicetechnikθr bei einem optischen Element mit einem positiven Brechungsindexgradienten +dn/dT eine Temperaturabsenkung vornehmen, wenn der Strahldurchmesser des Laserstrahls durch Alterung oder Verschmutzung des Auskoppelspiegels abgenommen hat, bei optischen Elementen mit einem negativen Brechungsindexgradienten -dn/dT erfolgt eine Temperaturerhöhung. Eine andere einfache Möglichkeit ist eine automatische Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Gesamteinschaltdauer desIn a preferred variant of the method, the temperature of the optical element is controlled manually or automatically, in particular as a function of the total switch-on duration of the laser beam. For example, a machine operator or service technician can perform a temperature decrease for a positive refractive index gradient optical element + dn / dT when the beam diameter of the laser beam has decreased due to aging or fouling of the outcoupling mirror, for optical elements having a negative refractive index gradient -dn / dT an increase in temperature occurs , Another simple option is an automatic temperature change depending on the total duty cycle of the
Laserstrahls. Ein neuer Auskoppelspiegel mit positivem Brechungsindexgradient +dn/dT, z.B. aus Zinkselenid, könnte also mit z.B. 60 0C betrieben werden. Im Laufe der Zeit wird die Temperatur abgesenkt und somit die Durchmesseränderung des Laserstrahls durch Alterung/Verschmutzung des Auskoppelspiegels kompensiert. Diese beiden Lösungen, manuelle und automatische Temperaturänderung in Abhängigkeit von der Gesamteinschaltdauer des Laserstrahls, bieten den Vorteil, ohne zusätzliche Sensorik eine Lebensdauerverlängerung des optischen Elements, insbesondere des Auskoppelspiegels, zu erreichen.Laser beam. A new coupling-out mirror with a positive refractive index gradient + dn / dT, eg of zinc selenide, could therefore be operated with eg 60 ° C. Over time, the temperature is lowered and thus the change in diameter of the laser beam compensated by aging / pollution of the coupling-out mirror. These two solutions, manual and automatic temperature change as a function of the total switch-on duration of the laser beam, offer the advantage of achieving a lifetime extension of the optical element, in particular of the coupling-out mirror, without additional sensors.
In einer anderen bevorzugten Verfahrensvariante wird die Temperatur des optischen Elements in Abhängigkeit von einem Sollwert, insbesondere vom Strahldurchmeεser des Laserstrahls an einem bestimmten Ort im Strahlengang des Laserstrahls oder der Intensität der vom optischen Element abgestrahlten Wärmestrahlung, geregelt. Die Regelung kann auch in Abhängigkeit von bestimmten Prozessparametern einer Laserbearbeitung, wie z.B. Plasmatemperatur, oder in Abhängigkeit von den zu bearbeitenden Materialien oder Materialdicken erfolgen. Vorteilhaft kann die zur Temperaturänderung erforderliche Heiz- bzw. Kühlleistung dazu herangezogen werden, zuerst eine Vorwarnung und dann auch eine Fehlermeldung für die Reinigung bzw. den Tausch des optischen Elements, insbesondere des Auskoppelspiegels, zu liefern.In another preferred variant of the method, the temperature of the optical element is regulated as a function of a desired value, in particular by the beam diameter of the laser beam at a specific location in the beam path of the laser beam or the intensity of the thermal radiation radiated by the optical element. The control can also take place as a function of certain process parameters of a laser processing, such as plasma temperature, or depending on the materials to be processed or material thicknesses. Advantageously, the required for temperature change heating or cooling power can be used to first an early warning and then an error message for the To provide cleaning or replacement of the optical element, in particular the Auskoppelspiegels.
Erfindungsgemäß kann die Temperaturänderung großflächig oder über eine ortsaufgelöste Kühlung oder Heizung eines oder mehrerer bestimmter Bereiche des optischen Elements erfolgen. Vorzugsweise wird die Temperatur des optischen Elements im Bereich zwischen ca. 60 0C und ca. 10 0C geändert.According to the invention, the temperature change can be made over a large area or via a spatially resolved cooling or heating of one or more specific areas of the optical element. Preferably, the temperature of the optical element in the range between about 60 0 C and about 10 0 C is changed.
Die Erfindung betrifft auch eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Verändern des Strahldurchmessers eines Laserstrahls mit einem im Strahlengang des Laserstrahls angeordneten für die Laserwellenlänge transmissiven oder teiltransmissiven optischen Element mit temperaturabhängigem Brechungsindex, wobei das optische Element in thermischem Kontakt mit einem Kühl- oder Heizelement (z.B. Peltierelement oder elektrisches Heizelement) steht, dessen Kühl- bzw. Heiztemperatur einstellbar ist.The invention also relates to a device suitable for carrying out the method according to the invention for varying the beam diameter of a laser beam with an optical element with temperature-dependent refractive index arranged in the beam path of the laser beam and transmissive or partially transmissive for the laser wavelength, wherein the optical element is in thermal contact with a cooling or heating element (Eg Peltier element or electric heating element) is, whose cooling or heating temperature is adjustable.
Vorzugsweise steht das Kühl- oder Heizelement in thermischem Kontakt mit einer Halterung des optischen Elements, also im Falle eines Auskoppelspiegels mit einer randseitigen Spiegelfassung oder einer randseitigen Spiegelauflage.Preferably, the cooling or heating element is in thermal contact with a holder of the optical element, ie in the case of a Auskoppelspiegel with a peripheral mirror mount or a peripheral mirror support.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuereinheit auf, welche die Temperatur des optischen Elements, insbesondere in Abhängigkeit von der Gesamteinschaltdauer des Laserstrahls, auf unterschiedliche Temperaturwerte einstellt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist eine Regeleinheit vorgesehen, welche die Temperatur des optischen Elements in Abhängigkeit von einem Sollwert verändert, und zwar insbesondere in Abhängigkeit vom Strahldurchmesser des Laserstrahls an einem bestimmten Ort im Strahlengang des Laserstrahls, von der Intensität der Wärmestrahlung des optischen Elements oder von einem Prozess- oder Materialparameter einer Laserbearbeitung.In a preferred embodiment, the device according to the invention has a control unit which adjusts the temperature of the optical element to different temperature values, in particular as a function of the total switch-on duration of the laser beam. In another preferred embodiment, a control unit is provided, which changes the temperature of the optical element as a function of a desired value, in particular depending on the beam diameter of the laser beam at a specific location in the beam path of the laser beam, the intensity of the heat radiation of the optical element or from a process or material parameter of a laser processing.
Besonders bevorzugt ist das transmissive oder teiltransmissive optische Element der Auskoppelspiegel eines Laserresonators. Bevorzugtes Auskoppelspiegelmaterial ist Zinkseleπid; es sind jedoch auch alle anderen infrarotdurchlässigen Materialien (IR- Materialien) möglich, wie z.B. Galliumarsenid.The transmissive or partially transmissive optical element is particularly preferably the output mirror of a laser resonator. Preferred coupling-out mirror material is zinc selenide; however, all other infrared transmissive materials (IR- Materials) possible, such as gallium arsenide.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der Laserstrahl ein Infrarotlaserstrahl, insbesondere ein Cθ2-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 10,6 μm, und ist seine Leistung größer als 1.000 W.In particularly preferred embodiments of the invention, the laser beam is an infrared laser beam, in particular a CO 2 laser beam with a wavelength of 10.6 μm, and its power is greater than 1000 W.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and the features listed further can be used individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen CCV-Gaslaser mit einem gefalteten Laserresonator;1 shows a CCV gas laser with a folded laser resonator.
Rg. 2 einen CCVGasIaser mit einer externen Strahlführung und einemRg. 2 a CCVGasIaser with an external beam guide and a
Bearbeitungskopf;Processing head;
Fig. 3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer beheizten Spiegelfassung des Auskoppelspiegels;3 shows a first embodiment of the device according to the invention with a heated mirror socket of the coupling-out mirror;
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer mittels eines Peltierelements gekühlten Spiegelfassung desFig. 4 shows a second embodiment of the device according to the invention with a cooled by means of a Peltier element mirror frame of
Auskoppelspiegels;output mirror;
Fig. 5 die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Vorrichtung zur Temperaturüberwachung des Auskoppelspiegels; und Fig. 6 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer über einen Spiegelträger gekühlten Spiegelfassung des5 shows the second embodiment of the device according to the invention with a device for temperature monitoring of the coupling-out mirror; and FIG. 6 shows a third embodiment of the device according to the invention with a mirror frame of the mirror cooled by a mirror support
Auskoppelspiegels.Output mirror.
Der in Fig. 1 gezeigte CCVGasIaser 1 weist einen quadratisch gefalteten Laserresonator 2 mit vier sich aneinander anschließenden Laserentladungsrohren 3 auf, die über Eckgehäuse 4, 5 miteinander verbunden sind. Ein in Richtung der Achsen der Laserentladungsrohre 3 verlaufender Laserstrahl 6 ist strichpunktiert dargestellt. Umlenkspiegel 7 in den Eckgehäusen 4 dienen der Umlenkung des Laserstrahls 6 um jeweils 90°. Im Eckgehäuse 5 sind ein Rückspiegel 8 und ein für die Laserwellenlänge teiltransmissiver Auskoppelspiegel 9 angeordnet. Der Rückspiegel 8 ist für die Laserwellenlänge hochreflektierend ausgebildet und reflektiert den Laserstrahl 6 um 180°, so dass die Laserentladungsrohre 3 in entgegen gesetzter Richtung erneut durchlaufen werden. Ein Teil des Laserstrahles 6 wird an dem teiltransmissiven Auskoppelspiegel 9 aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelt, der andere reflektierte Teil verbleibt im Lasβrresonator 2 und durchläuft die Laserentladungsrohre 3 erneut. Der über den Auskoppelspiegel 9 aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelte Laserstrahl ist mit 10 bezeichnet. Im Zentrum des gefalteten Laserresonators 2 ist als Druckquelle für Lasergas ein Radialgebläse 11 angeordnet, das über Zufuhrleitungen 12 für Lasergas mit den Eckgehäusen 4, 5 in Verbindung steht. Absaugleitungen 13 verlaufen zwischen Absauggehäusen 14 und dem Radialgebläse 11. Die Strömungsrichtung des Lasergases im Innern der Laserentladungsrohre 3 sowie in den Zufuhr- und Absaugleitungen 12, 13 ist durch Pfeile veranschaulicht. Die Anregung des Lasergases erfolgt über Elektroden 15, die benachbart zu den Laserentladungsrohren 3 angeordnet sind.The CCVGasIaser 1 shown in Fig. 1 comprises a square-folded laser resonator 2 with four adjoining laser discharge tubes 3, which are connected to each other via corner housing 4, 5. One in the direction of Axes of the laser discharge tubes 3 extending laser beam 6 is shown in phantom. Deflection mirror 7 in the corner housings 4 are used to deflect the laser beam 6 by 90 °. In the corner housing 5, a rearview mirror 8 and a Auskoppelspiegel 9 partially transmissive for the laser wavelength are arranged. The rearview mirror 8 is designed to be highly reflective for the laser wavelength and reflects the laser beam 6 by 180 °, so that the laser discharge tubes 3 are traversed again in the opposite direction. A part of the laser beam 6 is coupled out of the laser resonator 2 at the partially transmissive output mirror 9, the other reflected part remains in the laser resonator 2 and passes through the laser discharge tubes 3 again. The decoupled from the laser resonator 2 via the Auskoppelspiegel 9 laser beam is denoted by 10. In the center of the folded laser resonator 2 is arranged as a pressure source for laser gas, a radial fan 11, which is connected via supply lines 12 for laser gas with the corner housings 4, 5 in combination. Suction lines 13 extend between suction boxes 14 and the radial fan 11. The direction of flow of the laser gas inside the laser discharge tubes 3 and in the supply and suction lines 12, 13 is illustrated by arrows. The excitation of the laser gas via electrodes 15, which are arranged adjacent to the laser discharge tubes 3.
Damit der aus dem Laserresonator 2 ausgekoppelte Laserstrahl 10 alsThus, the decoupled from the laser resonator 2 laser beam 10 as
Bearbeitungswerkzeug eingesetzt werden kann, wird der Laserstrahl 10 wie in Fig. 2 gezeigt in einer externen Strahlführung 16 über reflektierende und transmissive optische Elemente, wie Spiegel und Linsen, vom Laserresonator 2 zu einem Bearbeitungskopf 17 geführt. Der ausgekoppelte Laserstrahl 10 wird mittels zweier Linsen 18, 19, die ein Strahlteleskop 20 bilden, auf einen gewünschten Strahldurchmesser aufgeweitet und von einem Umlenkspiegel 21 zum Bearbeitungskopf 17 umgelenkt. Der Bearbeitungskopf 17 umfasst eine Fokussierlinse 22, die den Laserstrahl auf einen für die Bearbeitung geforderten Strahldurchmesser fokussiert.Machining tool can be used, the laser beam 10 is guided as shown in Fig. 2 in an external beam guide 16 via reflective and transmissive optical elements, such as mirrors and lenses, from the laser resonator 2 to a processing head 17. The decoupled laser beam 10 is expanded by means of two lenses 18, 19, which form a beam telescope 20, to a desired beam diameter and deflected by a deflection mirror 21 to the processing head 17. The processing head 17 includes a focusing lens 22 which focuses the laser beam to a required beam diameter for processing.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 30 zum Verändern des Strahidurchmessers eines aus dem Laεerresonator 2 über den Auskoppelspiegel 9 ausgekoppelten Laserstrahls 10. Der Auskoppelspiegel 9 ist in einer Spiegelfassung (Halterung) 23 befestigt, die wiederum an einem kühlwassergekühlten Spiegelträger 24 montiert ist, so dass sich am Auskoppelspiegel 9 ein Temperaturgradient von innen nach außen bildet. Die Vorrichtung 30 weist ein an der Spiegelfassung 23 vorgesehenes elektrisches Heizelement 31 und eine Regeleinheit 32 auf, welche die Heizleistung des Heizelements 31 in Abhängigkeit des mit einem Sensor 33 gemessenen Strahldurchmessers des ausgekoppelten Laserstrahls 10 verändert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind Spiegelfassung 23 und Spiegelträger 24 voneinander durch einen dazwischen vorgesehenen Isolator 34 thermisch isoliert,Fig. 3 shows a device 30 for changing the Strahidurchmessers a decoupled from the Laεerresonator 2 via the Auskoppelspiegel 9 laser beam 10. The Auskoppelspiegel 9 is mounted in a mirror mount (holder) 23, which in turn is mounted on a cooling water cooled mirror carrier 24 so that at Auskoppelspiegel 9 forms a temperature gradient from the inside out. The device 30 has an electrical heating element 31 provided on the mirror mount 23 and a control unit 32 which changes the heating power of the heating element 31 as a function of the beam diameter of the coupled-out laser beam 10 measured with a sensor 33. In the exemplary embodiment shown, mirror mount 23 and mirror mount 24 are thermally insulated from one another by an insulator 34 provided therebetween.
Zinkselenid, das das bevorzugte Material für teiltransmissive Auskoppelspiegel darstellt, und Galliumarsenid weisen temperaturabhängige Wärmeleitfähigkeiten und Brechungsindices auf, die dazu führen, dass sich die Brechkraft des Auskoppelspiegels 9 und damit die Fokussiereigenschaften mit der Temperatur ändern. Genauer gesagt sinkt bei hohen Temperaturen die Wärmeleitfähigkeit, was zu steileren Temperaturgradienten bei steigenden Temperaturen führt, da die Wärme schlechter abgeführt wird. Der steilere Temperaturgradient führt aufgrund des positiven Brechungsindexgradienten +dn/dT für Zinkselenid und Galliumarsenid zu einer erhöhten Brechkraft und damit zu einer veränderten Ausbreitung des Laserstrahls hinter dem Auskoppelspiegβl im Vergleich zu einem kalten Auskoppelspiegel. Ein fokussierender Auskoppelspiegel erzeugt einen Laserstrahlverlauf mit einer Strahltaille (kleinster Strahldurchmesser) im Fokus des Auskoppelspiegels, hinter der Strahltaille nimmt der Strahldurchmesser zu. Eine Erwärmung führt bei dem fokussierenden Auskoppelspiegel dazu, dass sich der Strahldurchmesser im Nahfeld (Bereich vom Auskoppelspiegel bis zur Strahltaille und kurz dahinter) verringert, im Fernfeld, d.h. in Abständen, die groß gegen die Brennweite des Auskoppelspiegels sind, vergrößert sich der Strahldurchmesser gegenüber einem kalten Auskoppelspiegel.Zinc selenide, which is the preferred material for partially transmissive outcoupling mirrors, and gallium arsenide have temperature-dependent thermal conductivities and refractive indices that cause the refractive power of the outcoupling mirror 9 and thus the focusing properties to change with temperature. Specifically, at high temperatures, the thermal conductivity decreases, resulting in steeper temperature gradients with increasing temperatures because the heat dissipates less. The steeper temperature gradient leads due to the positive refractive index gradient + dn / dT for zinc selenide and gallium arsenide to increased refractive power and thus to a different propagation of the laser beam behind the Auskoppelspiegβl compared to a cold Auskoppelspiegel. A focusing outcoupling mirror generates a laser beam path with a beam waist (smallest beam diameter) in the focus of the outcoupling mirror, behind the beam waist the beam diameter increases. Heating at the focusing outcoupling mirror causes the beam diameter in the near field (region from the outcoupling mirror to the waist of the beam and shortly after it) to decrease, in the far field, i. at intervals which are large against the focal length of the coupling-out mirror, the beam diameter increases in relation to a cold coupling-out mirror.
Mithilfe der Vorrichtung 30 werden der Brechungsindex des Auskoppelspiegels 9 bzw. die räumliche Verteilung des Brechungsindex und folglich der Strahldurchmesser des Laserstrahls 10 gezielt über die Temperatur bzw. den Temperaturgradienten des Auskoppelspiegels 9 verändert. Anhand des mit dem Sensor 33 gemessenen Strahldurchmessers stellt die Regeleinheit 32 die Temperatur des Auskoppelspiegels 9 entsprechend dem gewünschten Strahldurchmesser ein. In Experimenten an einem 5 kW CO2-Laser mit einem Auskoppelspiegel aus Zinkselenid wurde eine Durchmesseränderung von 4% pro 15 0C ermittelt. Ein 25 mm großer Laserstrahl 10 wird also 1 mm kleiner, wenn die Temperatur der Spiegelfassung 23 um 15 0C ansteigt.With the aid of the device 30, the refractive index of the coupling-out mirror 9 or the spatial distribution of the refractive index and consequently the beam diameter of the laser beam 10 are varied in a targeted manner via the temperature or the temperature gradient of the coupling-out mirror 9. Based on the measured with the sensor 33 beam diameter, the control unit 32, the temperature of the Auskoppelspiegels 9 according to the desired beam diameter. In experiments on a 5 kW CO 2 laser with a Coupling mirror of zinc selenide, a change in diameter of 4% per 15 0 C was determined. A 25 mm large laser beam 10 is thus 1 mm smaller, when the temperature of the mirror mount 23 increases by 15 0 C.
Fig. 4 zeigt eine andere Vorrichtung 40 zum Verändern des Strahldurchmessers des über den Auskoppelspiegel 9 ausgekoppelten Laserstrahls 10. Die Vorrichtung 40 weist ein zwischen Spiegelfassung 23 und Spiegelträger 24 angeordnetes Kühlelement (z.B. Peltierelement) 41 auf, dessen Kühlleistung über eine Steuereinheit 42 z.B. entsprechend der Gesamteinschaltdauer des Laserstrahls 10 automatisch verändert wird. Das Peltierelement 41 benötigt auf der einen Seite einen Referenzkühlkörper, der diese Seite auf einer festen Temperatur hält, z.B. den Spiegelträger 24, der mit Laserkühlwasser (z.B. auf 25 0C) durchflössen ist. Die Temperaturdifferenz des Peltierelements 41 zu dieser Referenz wird bestimmt durch den Stromfluss durch das Peltierelement 41. Grundsätzlich lassen sich Temperaturen ober- und unterhalb der Referenztemperatur erzeugen. Im einfachsten Fall erfolgt eine lineare Änderung (Abnahme bei +dn/dT und Zunahme bei -dn/dT) der Temperatur mit der Zeit, um einer Alterung und/oder Verschmutzung und der damit verbundenen Aufheizung des Auεkoppelεpiegels 9 entgegenzuwirken. So könnte ein neuer Auskoppelspiegel 9 aus Zinkselenid mit z.B. 60 0C betrieben und die Temperatur dann im Laufe eines Jahres auf z.B. 25 0C abgesenkt werden.FIG. 4 shows another device 40 for changing the beam diameter of the laser beam 10 coupled out via the outcoupling mirror 9. The device 40 has a cooling element (eg Peltier element) 41 arranged between mirror mount 23 and mirror support 24, the cooling power of which is determined by a control unit 42, for example Total switch-on of the laser beam 10 is changed automatically. The Peltier element 41 requires on the one hand a reference heat sink that keeps this page at a fixed temperature, for example, the mirror support 24, which is flowed through with laser cooling water (eg to 25 0 C). The temperature difference of the Peltier element 41 to this reference is determined by the current flow through the Peltier element 41. In principle, temperatures above and below the reference temperature can be generated. In the simplest case, there is a linear change (decrease in + dn / dT and increase in -dn / dT) of the temperature over time, in order to counteract aging and / or contamination and the associated heating of the coupling mirror 9. Thus, a new Auskoppelspiegel 9 could be operated from zinc selenide with eg 60 0 C and then the temperature in the course of a year to eg 25 0 C are lowered.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung 50 zum Verändern des Strahldurchmessers des ausgekoppelten Laserstrahls 10 analog zu Fig. 4 mit einem zwischen Spiegelfassung 23 und Spiegelträger 24 angeordneten Kühlelement 51, wobei die Vorrichtung 50 in Kombination mit einer Vorrichtung 52 zur Temperaturüberwachung desFIG. 5 shows a device 50 for changing the beam diameter of the coupled-out laser beam 10 analogously to FIG. 4 with a cooling element 51 arranged between mirror mount 23 and mirror mount 24, the device 50 being combined with a device 52 for temperature monitoring of the device
Auskoppelspiegels 9 betrieben wird. Die Temperaturüberwachungsvorrichtung 52 umfasst einen z.B. als Fotodiode oder Pyrometer ausgebildeten Temperatursensor 53, der auf der dem Laserresonator 2 abgewandten Seite des Auskoppelspiegels 9 in die Spiegelfassung 23 integriert ist. Der Temperatursensor 53 erfasst die vom Auskoppelspiegel 9 abgestrahlte Wärmestrahlung, deren Intensität I von derAuskoppelspiegels 9 is operated. The temperature monitoring device 52 comprises a e.g. formed as a photodiode or pyrometer temperature sensor 53, which is integrated on the laser resonator 2 side facing away from the Auskoppelspiegels 9 in the mirror frame 23. The temperature sensor 53 detects the radiated heat from the coupling-out mirror 9 whose intensity I of the
Temperatur T des Auskoppelspiegels 9 abhängt (I~T4), so dass die Temperatur des Auskoppelspiegels 9 über die Intensität der Wärmestrahlung gemessen wird. Die gemessene Intensität wird einer Einrichtung 54, z.B. einem Mikroprozessor, zugeführt, um die gemessene Intensität mit einer gespeicherten Referenzintensität zu vergleichen. Sobald die gemessene Intensität der Wärmestrahlung um einen zuvor eingestellten Wert von der Referenzintensität abweicht, ändert die Einrichtung 54, die als Regeleinheit ausgebildet ist, die Kühlleistung des Kühlelements 51 , um die Temperatur des Auskoppelspiegels 9 zu verändern. Die Temperaturänderung des Auskoppelspiegels 9 kann schrittweise erfolgen, bis ein zuvor eingestellter Grenzwert überschritten wird, bei dem der Laser 1 abgeschaltet wird und ein Austausch des Auskoppelspiegels 9 erfolgen muss.Temperature T of the Auskoppelspiegel 9 (I ~ T 4 ), so that the temperature of the Auskoppelspiegel 9 is measured on the intensity of the heat radiation. The measured intensity is applied to a device 54, eg a microprocessor, for measuring the measured intensity with a stored reference intensity to compare. As soon as the measured intensity of the heat radiation deviates from the reference intensity by a previously set value, the device 54, which is designed as a control unit, changes the cooling capacity of the cooling element 51 in order to change the temperature of the outcoupling mirror 9. The temperature change of the Auskoppelspiegels 9 can be made gradually until a previously set limit is exceeded, in which the laser 1 is turned off and an exchange of Auskoppelspiegels 9 must be made.
Fig. 6 zeigt eine weitere Vorrichtung 60 zum Verändern des Strahldurchmessers des über den Auskoppelspiegel 9 ausgekoppelten Laserstrahls 10. Hier liegt dieFIG. 6 shows a further device 60 for changing the beam diameter of the laser beam 10 coupled out via the outcoupling mirror 9
Spiegelfassung 23 direkt am Spiegelträger 24 an, steht also in direktem thermischem Kontakt mit dem Spiegelträger 24. Über eine Temperaturänderung des den Spiegelträger 24 durchströmenden Kühlwassers (Strömungspfeile 61) im Temperaturbereich zwischen z.B. 60 0C und ca. 10 0C kann die Temperatur des Auskoppelspiegels 9 geändert und folglich der Strahldurchmesser des ausgekoppelten Laserstrahls 10 eingestellt werden.Mirror mount 23 directly on the mirror support 24, so is in direct thermal contact with the mirror support 24. About a change in temperature of the mirror carrier 24 by flowing cooling water (flow arrows 61) in the temperature range between eg 60 0 C and 10 0 C, the temperature of the Auskoppelspiegel 9 changed and thus the beam diameter of the decoupled laser beam 10 can be adjusted.
Die Steuereinheit 42 ist in Hg. 4 für die Vorrichtung 40 zusammen mit einem Kühlelement 41 offenbart, das zwischen Spiegelfassung 23 und Spiegelträger 24 angeordnet ist. Selbstverständlich kann die Steuereinheit 42 auch mit den weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtungen 30, 50 und 60 betrieben werden. Gleiches gilt für die Regeleinheit 32, 54, die in den Fig. 3 und 5 für die Vorrichtungen 30 und 50 offenbart ist und ebenso zusammen mit den Vorrichtungen 40 und 60 anwendbar ist.The control unit 42 is disclosed in FIG. 4 for the device 40 together with a cooling element 41 which is arranged between the mirror mount 23 and the mirror mount 24. Of course, the control unit 42 can also be operated with the further devices 30, 50 and 60 according to the invention. The same applies to the control unit 32, 54, which is disclosed in FIGS. 3 and 5 for the devices 30 and 50 and is also applicable together with the devices 40 and 60.
Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen 30, 40, 50, 60 zum Verändern des Strahldurchmessers eines Laserstrahls sind in den Fig. 3 bis 6 für den teiltransmissiven Auskoppelspiegel 9 eines stabilen Laserresonators 2 gezeigt. Der Strahldurchmesser eines Laserstrahls kann alternativ über die Temperatur weiterer für die Wellenlänge des Laserstrahls transmissiver oder teiltransmissiver optischer Elemente in der externen Strahlführung 16 oder im Bearbeitungskopf 17 verändert werden, z.B. über die Linsen 18, 19 des Strahlteleskops 20 oder die Fokussierlinse 22 im Bearbeitungskopf 17. The devices 30, 40, 50, 60 according to the invention for changing the beam diameter of a laser beam are shown in FIGS. 3 to 6 for the partially transmissive coupling-out mirror 9 of a stable laser resonator 2. Alternatively, the beam diameter of a laser beam may be varied over the temperature of other transmissive or partially transmissive optical elements in the external beam guide 16 or in the processing head 17 for the wavelength of the laser beam, e.g. via the lenses 18, 19 of the beam telescope 20 or the focusing lens 22 in the machining head 17.

Claims

Patentansp rüche Patent claims
1. Verfahren zum Verändern des Strahldurchmessers eines durch ein optisches Element (9; 18, 19, 22) hindurchgehenden Laserstrahls (10), wobei das optische Element (9; 18, 19, 22) für die Wellenlänge des Laserstrahls (10) transmissiv oder teiltransmissiv ist und über einen temperaturabhängigen Brechungsindex verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des optischen Elements (9; 18, 19, 22) entsprechend dem gewünschten Strahldurchmesser des Laserstrahls (10) verändert wird.A method of varying the beam diameter of a laser beam (10) passing through an optical element (9; 18, 19, 22), wherein the optical element (9; 18, 19, 22) is transmissive to the wavelength of the laser beam (10) is partially transmissive and has a temperature-dependent refractive index, characterized in that the temperature of the optical element (9; 18, 19, 22) is changed according to the desired beam diameter of the laser beam (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung des optischen Elements (9; 18, 19, 22) direkt über eine Kühlung oder Heizung des optischen Elements (9; 18, 19, 22) oder indirekt über eine Kühlung oder Heizung einer Halterung (23) des optischen Elements (9; 18, 19, 22) erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized in that the temperature change of the optical element (9; 18, 19, 22) directly via a cooling or heating of the optical element (9; 18, 19, 22) or indirectly via a cooling or heating a holder (23) of the optical element (9; 18, 19, 22) takes place.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des optischen Elements (9; 18, 19, 22), insbesondere in Abhängigkeit der Gesamteinschaltdauer des Laserstrahls (10), manuell oder automatisch gesteuert wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the optical element (9; 18, 19, 22), in particular as a function of the total duty cycle of the laser beam (10), is controlled manually or automatically.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des optischen Elements (9; 18, 19, 22) in Abhängigkeit von einem Sollwert, insbesondere vom Strahldurchmesser des Laserstrahls (10) an einem bestimmten Ort im Strahlengang des Laserstrahls (10), von der4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature of the optical element (9; 18, 19, 22) in dependence on a desired value, in particular the beam diameter of the laser beam (10) at a certain location in the beam path of the laser beam ( 10), from the
Intensität der Wärmestrahlung des optischen Elements (9; 18, 19, 22) oder von einem Prozess- oder Materialparameter einer Laserbearbeitung, geregelt wird. Intensity of the thermal radiation of the optical element (9; 18, 19, 22) or by a process or material parameter of a laser processing, is regulated.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturänderung des optischen Elements (9; 18, 19, 22) über eine ortsaufgelöste Kühlung oder Heizung eines oder mehrerer Teilbereiche des optischen Elements (9; 18, 19, 22) erfolgt.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature change of the optical element (9; 18, 19, 22) via a spatially resolved cooling or heating of one or more portions of the optical element (9; 18, 19, 22) ,
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des optischen Elements (9; 18, 19, 22) im Bereich zwischen ca. 60 0C und ca. 10 0C geändert wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the temperature of the optical element (9; 18, 19, 22) in the range between about 60 0 C and about 10 0 C is changed.
7. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) zum Verändern des Strahldurchmessers eines7. Device (30; 40; 50; 60) for changing the beam diameter of a
Laserstrahls (10), mit einem im Strahlengang des Laserstrahls (10) angeordneten optischen Element (9; 18, 19, 22), das für die Wellenlänge des Laserstrahls (10) transmissiv oder teiltransmissiv ist und über einen temperaturabhängigen Brechungsindex verfügt, wobei das optische Element (9; 18, 19, 22) in thermischem Kontakt mit einem Kühl- oder HeizelementA laser beam (10) having an optical element (9, 18, 19, 22) arranged in the beam path of the laser beam (10) is transmissive or partially transmissive for the wavelength of the laser beam (10) and has a temperature-dependent refractive index, the optical beam Element (9; 18, 19, 22) in thermal contact with a cooling or heating element
(24; 31 ; 41 ; 51 ) steht, dessen Kühl- bzw. Heiztemperatur einstellbar ist.(24; 31; 41; 51) whose cooling or heating temperature is adjustable.
8. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- oder Heizelement (24; 31 ; 41 ; 51 ) in thermischem Kontakt mit einer insbesondere randseitigen Halterung (23) des optischen Elements8. Device (30; 40; 50; 60) according to claim 7, characterized in that the cooling or heating element (24; 31; 41; 51) in thermal contact with a particular edge-side holder (23) of the optical element
(9; 18, 19, 22) steht.(9, 18, 19, 22).
9. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Spiegelträger (24), der insbesondere mit Kühlwasser gekühlt ist, wobei die Hatterung (23) des optischen Elements (9; 18, 19, 22) an dem Spiegelträger9. Device (30; 40; 50; 60) according to claim 8, characterized by a mirror carrier (24), which is cooled in particular with cooling water, wherein the Hatterung (23) of the optical element (9; 18, 19, 22) to the mirror carrier
(24) angebracht ist.(24) is attached.
10. Vorrichtung (30) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein an der Halterung (23) vorgesehenes Heizelement (31) und einen Isolator (34), der die Halterung (23) von dem Spiegelträger (24) thermisch isoliert.10. Device (30) according to claim 9, characterized by a on the holder (23) provided heating element (31) and an insulator (34), the holder (23) of the mirror carrier (24) thermally insulated.
1 1 . Vorrichtung (40; 50) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Kühlelement (41 ; 51 ), das zwischen der Halterung (23) und dem Spiegelträger (24) angeordnet ist. 1 1. Device (40; 50) according to claim 9, characterized by a cooling element (41; 51) arranged between the holder (23) and the mirror carrier (24).
12. Vorrichtung (60) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegelträger (24) als Kühl- oder Heizelement ausgebildet ist.12. Device (60) according to claim 9, characterized in that the mirror carrier (24) is designed as a cooling or heating element.
13. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach Anspruch 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (42), welche die Temperatur des optischen Elements (9; 18, 19, 22), insbesondere in Abhängigkeit von der Gesamteinschaltdauer des Laserstrahls (10), auf unterschiedliche Temperaturwerte einstellt.13. Device (30; 40; 50; 60) according to claim 7 to 12, characterized by a control unit (42), which determines the temperature of the optical element (9; 18, 19, 22), in particular as a function of the total switch-on duration of the laser beam (10), to different temperature values.
14. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach Anspruch 7 bis 12, gekennzeichnet durch eine Regeleinheit (32; 54), welche die Temperatur des optischen Elements (9; 18, 19, 22) in Abhängigkeit von einem Sollwert, insbesondere vom Strahldurchmesser des Laserstrahls (10) an einem bestimmten Ort im Strahlengang des Laserstrahls (10), von der Intensität der Wärmestrahlung des optischen Elements (9; 18, 19, 22) oder von einem Prozess- oder14. Device (30; 40; 50; 60) according to claim 7 to 12, characterized by a control unit (32; 54), which determines the temperature of the optical element (9; 18, 19, 22) in dependence on a desired value, in particular the beam diameter of the laser beam (10) at a specific location in the beam path of the laser beam (10), the intensity of the thermal radiation of the optical element (9; 18, 19, 22) or of a process or
Materialparameter einer Laserbearbeitung, verändert.Material parameters of a laser processing, changed.
15. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das transmissive oder teiltransmissive optische Element (9) der Auskoppelspiegel eines Laserresonators (2) ist.15. Device (30; 40; 50; 60) according to one of claims 7 to 14, characterized in that the transmissive or partially transmissive optical element (9) is the outcoupling mirror of a laser resonator (2).
16. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (10) ein Infrarotlaserstrahl, insbesondere ein CCVLaserstrahl mit einer Wellenlänge von 10,6 μm, ist.16. Device (30; 40; 50; 60) according to one of claims 7 to 15, characterized in that the laser beam (10) is an infrared laser beam, in particular a CCV laser beam with a wavelength of 10.6 μm.
17. Vorrichtung (30; 40; 50; 60) nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Laserstrahls (10) größer als 1.000 W ist. 17. Device (30; 40; 50; 60) according to one of claims 7 to 16, characterized in that the power of the laser beam (10) is greater than 1000 W.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013144691A3 (en) * 2012-03-30 2014-02-06 Gigaphoton Inc. Laser apparatus and extreme-ultraviolet light generation system using the same
US8817833B2 (en) 2010-06-16 2014-08-26 Trumpf Laser-Und Systemtechnik Gmbh Controlling temperature differences in a gas laser
US9407052B2 (en) 2012-03-30 2016-08-02 Gigaphoton Inc. Amplifier, laser apparatus, and extreme ultraviolet light generation system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6394223A (en) * 1986-10-09 1988-04-25 Fuji Xerox Co Ltd Laser beam scanner
JPH10193151A (en) * 1996-12-27 1998-07-28 Daihen Corp Laser machining torch and perforation method for its nozzle

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5970486A (en) * 1982-10-13 1984-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Conversion method of laser energy distribution
JP2657374B2 (en) * 1985-12-28 1997-09-24 三菱電機株式会社 Laser mirror holder
US5073831A (en) * 1989-05-03 1991-12-17 Martin Marietta Corporation Cooled transmissive mirrors, beam splitters, windows, and refractive elements for high-power applications
DE19782307T1 (en) * 1997-12-26 2001-02-01 Mitsubishi Electric Corp Laser processing machine
DE10151587A1 (en) * 2001-10-23 2003-05-22 Trumpf Lasertechnik Gmbh Device for beam guidance of a laser beam

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6394223A (en) * 1986-10-09 1988-04-25 Fuji Xerox Co Ltd Laser beam scanner
JPH10193151A (en) * 1996-12-27 1998-07-28 Daihen Corp Laser machining torch and perforation method for its nozzle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8817833B2 (en) 2010-06-16 2014-08-26 Trumpf Laser-Und Systemtechnik Gmbh Controlling temperature differences in a gas laser
WO2013144691A3 (en) * 2012-03-30 2014-02-06 Gigaphoton Inc. Laser apparatus and extreme-ultraviolet light generation system using the same
US9407052B2 (en) 2012-03-30 2016-08-02 Gigaphoton Inc. Amplifier, laser apparatus, and extreme ultraviolet light generation system

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