WO2025190751A1 - Vorrichtung zum bestrahlen eines objekts mit einem ersten wirk-laserstrahl und einem zweiten wirk-laserstrahl und verfahren zum bestrahlen eines objekts mit zumindest zwei wirk-laserstrahlen - Google Patents

Vorrichtung zum bestrahlen eines objekts mit einem ersten wirk-laserstrahl und einem zweiten wirk-laserstrahl und verfahren zum bestrahlen eines objekts mit zumindest zwei wirk-laserstrahlen

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WO2025190751A1
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WO
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effective laser
laser beams
reflected
laser beam
effective
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Markus Jung
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/145—Indirect aiming means using a target illuminator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/08—Ground-based tracking-systems for aerial targets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H13/00—Means of attack or defence not otherwise provided for
    • F41H13/0043—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target
    • F41H13/005—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target the high-energy beam being a laser beam
    • F41H13/0062—Directed energy weapons, i.e. devices that direct a beam of high energy content toward a target for incapacitating or destroying the target the high-energy beam being a laser beam causing structural damage to the target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/66—Tracking systems using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • 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
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2383—Parallel arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/224—Deceiving or protecting means

Definitions

  • the invention relates to a device for irradiating an object with a first effective laser beam and a second effective laser beam and to a method for irradiating an object with at least two effective laser beams.
  • effective laser beams are used to irradiate objects, for example in the form of missiles.
  • the missiles to be irradiated can be, for example, drones, rockets, or artillery shells.
  • the irradiation of the objects can be done for the purpose of combating the objects.
  • irradiating an object with an effective laser beam can cause disruption, damage, and/or complete destruction of the object.
  • the disruptions can be thermal or non-thermal disruptions, in particular blinding.
  • the object can be diverted or deviated from its original trajectory and/or the object's originally intended effect can be partially or completely rendered impossible.
  • turbulence can occur, particularly in the form of air eddies or clear air turbulence, which can influence the effective laser beam.
  • the power density of the effective laser beam on the object can be reduced due to turbulence, which can negatively impact the desired effect of the irradiation.
  • adaptive optics are often used to guide the effective laser beams. This typically requires considerable technical effort to control the adaptive optics.
  • the invention is based on the object of providing a device and a method for irradiating an object with at least two effective laser beams, each of which enables a compact design and with which a high power density of the effective laser beams on the object can be achieved.
  • a device is suitable for irradiating an object, in particular a target object, with a first effective laser beam and a second effective laser beam.
  • the device has a first effective laser beam source, a second effective laser beam source, a beam guiding device, a phase shifter device, an effective laser beam detector, and a control device.
  • the first effective laser source is designed to generate the first effective laser beam
  • the second effective laser source is designed to generate the second effective laser beam.
  • the beam guiding device is provided for directing the first effective laser beam and the second effective laser beam onto the object.
  • the phase shifter device is designed to change a phase between the first effective laser beam and the second effective laser beam.
  • the active laser beam detector is provided for detecting, in particular the power, of a portion of a component of the two active laser beams reflected by the object.
  • the control device is configured to control the phase shifter device for changing the phase between the first active laser beam and the second active laser beam based on the detected portion of the component of the two active laser beams reflected by the object.
  • the effective laser beam detector, the first effective laser source and the second effective laser source are arranged relative to each other in such a way that the beam path of the part of the object
  • the reflected portion of the two active laser beams from the object to the active laser beam detector and the beam path of the first active laser beam from the first active laser source to the object have an identical course, at least in sections.
  • the said at least partially identical course of the beam path of the portion of the two active laser beams reflected by the object i.e., from the object to the active laser beam detector
  • the beam path of the first active laser beam from the first active laser source to the object is present within the beam guidance device.
  • the active laser beam detector, the first active laser source, and the second active laser source are arranged relative to one another in such a way that the beam path of the portion of the two active laser beams reflected by the object from the object to the active laser beam detector and the beam path of the second active laser beam from the second active laser source to the object have, at least in sections, the same, in particular an identical, course.
  • the aforementioned same, in particular identical, course of the beam path of the portion of the two active laser beams reflected by the object (from the object to the active laser beam detector) and the beam path of the second active laser beam from the second active laser source to the object are present within the beam guidance device.
  • the described beam guidance enables a compact design of the device. Furthermore, the fact that the beam paths are at least partially identical allows for more precise detection of the influence of turbulence, thus enabling a higher power density with the two active laser beams on the object. Furthermore, this eliminates the need for separate measurement of turbulence, for example, with a measuring beam, thus simplifying the irradiation of the object with the highest possible intensity.
  • the device may comprise more than two effective laser sources for irradiating the object with more than two effective laser beams.
  • the device may comprise 6, 12, or 24 effective laser beam sources. Irradiating the object can be understood as processing, in particular laser processing, or manipulating the object with the two effective laser beams.
  • the first effective laser source and/or the second effective laser source can each be designed as a solid-state laser, in particular in the form of a fiber laser, a disk laser, a rod laser, a slab laser or a disk laser.
  • Each active laser beam can have a wavelength in a range from 1 pm (micrometer) to 2.5 pm, preferably 1 pm to 1.1 pm.
  • the half-width of each wavelength of the active laser beams is preferably at most 30 nm (nanometers), in particular 20 nm or 10 nm.
  • the wavelengths of the different active laser beams can be the same.
  • An active laser beam used can be a pulsed laser beam or a continuous wave laser beam.
  • the two active laser beams can be coherent with one another.
  • the two active laser beams can have the same polarization.
  • the power levels of the two active laser beams can be the same. However, it is also conceivable that the different active laser beams are designed differently.
  • Each effective laser beam can propagate along a beam path.
  • the beam paths of the two effective laser beams can differ from each other, at least up to the object.
  • the two effective laser beams can differ from each other in their propagation directions, in particular at least before they hit the object.
  • the two effective laser beams can be two separate laser beams, in particular before they hit the object.
  • Every effective laser beam exhibits a Gaussian intensity profile, particularly in its cross-section. However, it can also be advantageous if each effective laser beam has a top-hat-shaped intensity profile. This can help maximize the power input to the target object.
  • the beam guiding device may comprise a plurality of mirrors for reflecting the first effective laser beam and/or for reflecting the second effective laser beam and a plurality of lenses for focusing and/or collimating the first effective laser beam and/or for focusing and/or collimating the second effective laser beam.
  • the beam guiding device can comprise a first tilting mirror over which the first effective laser beam is guided.
  • the first tilting mirror can be configured to tilt a mirror surface of the first tilting mirror by rotation about at least one of two axes that are orthogonally aligned to one another and run parallel to the mirror surface of the first tilting mirror.
  • the first effective laser beam can be directed onto the object by tilting the mirror surface of the first tilting mirror.
  • the beam guiding device can have a second tilting mirror, over which the second active laser beam is guided.
  • the second tilting mirror can be configured to tilt a mirror surface of the second tilting mirror by rotation about at least one of two axes that are orthogonally aligned to one another and run parallel to the mirror surface of the second tilting mirror.
  • the second active laser beam can be directed onto the object by tilting the mirror surface of the second tilting mirror.
  • the beam guidance device can direct the two active laser beams onto the object in such a way that the two active laser beams strike the object, forming an overlapping region.
  • the two active laser beams can spatially overlap each other, in particular, intersect or overlap.
  • the overlapping region can also be referred to as an intersection region or overlapping region.
  • the two effective laser beams can interfere constructively with each other. It is also conceivable that the two effective laser beams strike the object without constructively interfering with each other.
  • the two active laser beams strike the object, they can cause heat to be applied to the object.
  • the two active laser beams can be partially reflected by the object, particularly by diffuse reflection.
  • the portion of the two active laser beams reflected by the object can be formed by partial reflection, particularly by diffuse reflection, of the two active laser beams.
  • the portion of the two effective laser beams reflected by the object can comprise a reflected portion of the first effective laser beam and a reflected portion of the second effective laser beam.
  • the portion of the two effective laser beams reflected by the object Effective laser beams can consist of the reflected portion of the first effective laser beam and the reflected portion of the second effective laser beam.
  • the portion of the two effective laser beams reflected by the object can be understood as a power portion of the two effective laser beams reflected by the object.
  • the phase shifter device can be configured to change the phase between the first active laser beam and the second active laser beam by changing the optical path length of the first active laser beam and/or the second active laser beam.
  • changing the phase between the two active laser beams can involve changing a path difference between the two active laser beams, in particular relative to the object.
  • the path difference can be understood as a path difference or a path difference.
  • the phase shifter device can have a reflector over which the first effective laser beam or the second effective laser beam is guided.
  • the reflector can be formed by two orthogonally aligned mirror surfaces.
  • the reflector can be designed to be linearly movable, wherein a linear movement of the reflector changes the amount of a beam path, in particular an optical path length, of the first effective laser beam or the second effective laser beam guided over the reflector to the object.
  • the phase shifter device can be configured to change the phase between the first active laser beam and the second active laser beam by changing the temperature.
  • the temperature change can act on an optical element of the first active laser source and/or on an optical element of the second active laser source.
  • the optical element of the first active laser source and/or the optical element of the second active laser source can be a laser-active medium.
  • the phase shifter device may comprise at least one phase modulator.
  • the phase modulator may, for example, be a 10 GHz titanium-infused Z-cut LiNbO3 phase modulator.
  • the phase shifter device can change the phase between the first effective laser beam and the second effective laser beam by a multi-stage, in particular 2-stage, change the optical path length of the first active laser beam and/or the second active laser beam.
  • the phase shifter device can comprise an electro-optical element for fine phase adjustment and a fiber arranged on a piezo element for coarse phase adjustment.
  • the effective laser beam detector can be designed as a power detector, for example in the form of a photodiode or a thermal power detector.
  • the control device may comprise, in particular be, a computer and/or a microcontroller.
  • the control device can be configured to control the first tilting mirror for the purpose of tilting the mirror surface of the first tilting mirror.
  • the control device can be configured to control the second tilting mirror for the purpose of tilting the mirror surface of the second tilting mirror.
  • the control device can be configured to control the first tilting mirror and the second tilting mirror such that the two effective laser beams impinge on the object, forming the superposition region.
  • the control device can be configured to control the phase shifter device based on the detected portion of the two active laser beams reflected by the object in such a way that the portion of the two active laser beams reflected by the object is maximized. In particular, this can enable constructive interference between the two active laser beams in the overlap region on the object.
  • the two active laser beams can constructively interfere with each other in the overlapping region if the portion of the two active laser beams reflected by the object is at its maximum. Constructive interference between the two active laser beams allows the active laser beams to strike the object with a particularly high power density.
  • An at least partially identical course of the beam path of the part of the portion of the two effective laser beams reflected by the object from the object to the effective laser beam detector and the beam path of the second effective laser beam from the second effective laser source to the object can be understood to mean that the beam path of the part of the portion of the two effective laser beams reflected by the object from the object to the Effective laser beam detector and the beam path of the second effective laser beam from the second effective laser source to the object are at least partially identical.
  • a further aspect of the device can be that, when turbulence occurs, it is detected by the detected portion of the portion of the two active laser beams reflected by the object and can be compensated for by detecting the power of the portion of the two active laser beams reflected by the object. Because the portion of the two active laser beams reflected by the object can have the same beam path through the turbulence as at least one of the two active laser beams, the turbulence can be detected particularly precisely. In particular, this can reduce or completely prevent incorrect compensation of the turbulence due to local differences in the turbulence.
  • the active laser beam detector, the first active laser source, and the second active laser source are arranged relative to one another such that the first active laser beam and the portion of the two active laser beams reflected by the object at least partially traverse a beam path of the same direction, propagating in opposite directions. Additionally or alternatively, the active laser beam detector, the first active laser source, and the second active laser source are arranged relative to one another such that the second active laser beam and the portion of the two active laser beams reflected by the object at least partially traverse a beam path of the same direction, propagating in opposite directions.
  • the device comprises an illumination source for emitting an illumination beam for illuminating the object.
  • the device comprises an illumination beam detector device for detecting a portion of the illumination beam reflected by the object.
  • the control device is configured to control the beam guidance device for directing the two active laser beams onto the object based on the detected portion of the illumination beam reflected by the object.
  • the illumination source may include a laser resonator for generating the illumination beam.
  • the illumination source may be embodied as a diode laser.
  • the illumination beam detector device may comprise a number, for example, two or three, of detectors for detecting the portion of the illumination beam reflected by the object. In particular, the number of detectors may be equal to the number of active laser beams. Each detector may be associated with an active laser beam for the purpose of directing the active laser beam onto the object.
  • Each detector can be designed as a power detector, for example in the form of a photodiode or a thermal power detector.
  • the illumination beam detector device can have a first detector and a second detector.
  • the first detector can be assigned to the first active laser beam and the second detector can be assigned to the second active laser beam.
  • the control device can be designed to control the beam guidance device for directing the first active laser beam onto the object based on the part of the portion of the illumination beam reflected by the object that is detected by the first detector.
  • the control device can be designed to control the beam guidance device for directing the second active laser beam onto the object based on the part of the portion of the illumination beam reflected by the object that is detected by the second detector.
  • the directing of the first active laser beam onto the object can take place, in particular only, based on the part of the portion of the illumination beam reflected by the object that is detected by the first detector.
  • the directing of the second effective laser beam onto the object can be carried out, in particular only, based on the part of the portion of the illumination beam reflected by the object detected by the second detector.
  • the control device can be designed to control the first tilting mirror and/or the second tilting mirror for directing the two effective laser beams onto the object based on the detected part of the portion of the illumination beam reflected by the object.
  • the illumination beam detector device has a number, for example 2 or 3, of cameras for creating image data of the object.
  • the control device is designed to control the beam guidance device for to direct the two effective laser beams onto the object based on the image data of the object.
  • Each camera can form a detector of the illumination beam detector device.
  • the control device can be configured to analyze the image data and control the beam guidance device for directing the two effective laser beams onto the object based on the analyzed image data of the object. For example, the control device can be configured to identify the target area on the object and control the beam guidance device for directing the two effective laser beams onto the target area.
  • the beam guiding device comprises a first optical unit for spatially separating the portion of the illumination beam reflected by the object from the first active laser beam. Additionally or alternatively, the beam guiding device comprises a second optical unit for spatially separating the portion of the illumination beam reflected by the object from the second active laser beam.
  • the first optical unit and the second optical unit may be of identical construction.
  • the first optical unit and/or the second optical unit are each designed as a dichroic mirror.
  • Each dichroic mirror can be designed as a Bragg mirror.
  • the dichroic mirror of the first optical unit can be designed to reflect the wavelength of the first active laser beam and to transmit the wavelength of the illumination beam.
  • the dichroic mirror of the second optical unit can be designed to reflect the wavelength of the second active laser beam and to transmit the wavelength of the illumination beam.
  • the dichroic mirror of the first optical unit can be designed to transmit the wavelength of the first active laser beam and reflect the wavelength of the illumination beam.
  • the dichroic mirror of the second optical unit can be designed to transmit the wavelength of the second active laser beam and reflect the wavelength of the illumination beam.
  • Reflective means that a beam is reflected with a reflectance of over 80%, preferably 90%, 95%, 98%, or 99%.
  • Transmissive means that a beam is transmitted with a transmittance of over 80%, preferably 90%, 95%, 98%, or 99%.
  • the first optical unit has a first partial region and a second partial region and is arranged such that the first effective laser beam is guided over the first partial region of the first optical unit and the part of the portion of the two effective laser beams reflected by the object is guided over the second partial region of the first optical unit.
  • the second optical unit has a first partial region and a second partial region and is arranged such that the second effective laser beam is guided over the first partial region of the second optical unit and the part of the portion of the two effective laser beams reflected by the object is guided over the second partial region of the second optical unit. This advantageously enables a particularly compact design of the device to be realized.
  • the first subregion of the first optical unit may be different from the second subregion of the first optical unit.
  • the first subregion of the second optical unit may be different from the second subregion of the second optical unit.
  • the second partial region of the first optical unit can surround the first partial region of the first optical unit, in particular radially.
  • the second partial region of the second optical unit can surround the first partial region of the second optical unit, in particular radially.
  • the first partial area of the first optical unit can be designed to be reflective for the wavelength of the first effective laser beam and the second partial area of the first optical unit can be designed to be transmissive for the wavelengths of the two effective laser beams. Both sub-regions of the first optical unit can be designed to be transmissive for the wavelength of the illumination beam.
  • the first subregion of the first optical unit can be transmissive for the wavelength of the first active laser beam, and the second subregion of the first optical unit can be reflective for the wavelengths of the two active laser beams. Both subregions of the first optical unit can be reflective for the wavelength of the illumination beam.
  • the first subregion of the second optical unit can be designed to be reflective for the wavelength of the second active laser beam, and the second subregion of the second optical unit can be designed to be transmissive for the wavelengths of the two active laser beams. Both subregions of the second optical unit can be designed to be transmissive for the wavelength of the illumination beam.
  • the first subregion of the second optical unit can be transmissive for the wavelength of the second active laser beam, and the second subregion of the second optical unit can be reflective for the wavelengths of the two active laser beams. Both subregions of the second optical unit can be reflective for the wavelength of the illumination beam.
  • a method according to the invention is designed for irradiating an object, in particular a target object, with at least two active laser beams.
  • One active laser beam is emitted by a respective active laser source. Due to the coherence properties of the active laser sources, a relative phase, in particular a phase difference, can be defined between the respective active laser beams.
  • the method comprises at least the following steps: spatially directing the active laser beams onto the object; guiding a portion of a component of the two active laser beams reflected by the object along a beam path that, with respect to a beam path of one of the two active laser beams, has at least partially the same course (in particular, an at least partially the same course within the beam guidance device of the device described above), and maximizing the portion of the component of the two active laser beams reflected by the object by changing a phase between the two active laser beams.
  • the portion of the two active laser beams reflected by the object can be used to change the phase between the two active laser beams such that the active laser beams hit the object with a high power density.
  • it is relatively easy and reliable to ensure that the active laser beams hit the object with the high power density.
  • the previously described device can be configured to carry out the method.
  • the method can be configured to operate the previously described device.
  • the previously described device can also apply to identical or functionally corresponding features of the method, and vice versa.
  • the two effective laser beams can be directed onto the object in such a way that the two effective laser beams hit the object, forming an overlapping area.
  • the guiding of the part of the two effective laser beams reflected by the object can be carried out by deflection, in particular by means of a tilting mirror, preferably by means of the first tilting mirror and/or the second tilting mirror.
  • the guiding of the part of the portion of the two effective laser beams reflected by the object can be carried out in such a way that the beam path of the part of the portion of the two effective laser beams reflected by the object away from the object and the beam path of one of the two effective laser beams towards the object have at least in sections the same, in particular identical, course.
  • Maximising the proportion of the two effective laser beams reflected by the object can enable detection, in particular a power, of a part of the object reflected portion of the two active laser beams, in particular by means of the active laser beam detector.
  • the detection of the portion of the two active laser beams reflected by the object can occur while changing the phase between the two active laser beams.
  • the phase between the two active laser beams can be changed until the power of the detected portion of the two active laser beams reflected by the object reaches a maximum value.
  • maximizing the portion of the two effective laser beams reflected by the object can be achieved by power detecting a portion of the portion of the two effective laser beams reflected by the object while changing the phase between the two effective laser beams until a value of the detected power reaches a maximum value.
  • the two active laser beams can constructively interfere with each other in the overlapping region if the portion of the two active laser beams reflected by the object is maximized. Constructive interference between the two active laser beams allows the active laser beams to strike the object with a particularly high power density.
  • the steps of directing the two effective laser beams at the object and maximizing the portion of the two effective laser beams reflected by the object by changing the phase between the two effective laser beams can be repeated several times, in particular at predetermined intervals.
  • Another aspect of the method is that it can be carried out while the object is moving. This method can ensure that, during the object's movement and/or during turbulence, the two active laser beams impinge on the object in such a way that constructive interference between the two active laser beams is possible in the overlap region.
  • a further aspect of the method may be that the object is irradiated with more than two effective laser beams, for example with 6, 12 or 24 effective laser beams.
  • the phase change between the two active laser beams is a stochastic change of the phase between the two active laser beams.
  • Such methods enable rapid detection of the maximum.
  • a systematic change of the phase between the two active laser beams can also be advantageous, e.g., in the form of a predefined phase shift sequence. This advantageously allows the portion of the two active laser beams reflected by the object to be maximized in a relatively short period of time.
  • Stochastic phase change can be understood as a random change in phase. Stochastic phase change cannot occur deterministically or predictably.
  • Systematic change of phase can be understood as a deterministic or predictable change of phase.
  • directing the two active laser beams onto the object comprises the following steps: illuminating the object with an illumination beam; detecting a portion of the illumination beam reflected by the object, in particular by means of a camera; and directing the two active laser beams onto the object based on the detected portion of the illumination beam reflected by the object.
  • the object can be illuminated with the illumination beam in such a way that one side of the object is completely illuminated.
  • the illumination beam may be unsuitable for processing, especially laser processing, of the object.
  • the illumination beam may be a pulsed laser beam or a continuous-wave laser beam.
  • a wavelength of the illumination beam may be smaller than the wavelength of the two active laser beams.
  • the difference between the wavelength of the illumination beam and the smaller wavelength of the two active laser beams may be less than 1 pm, in particular 500 nm, 300 nm, or 100 nm.
  • the difference between the wavelength of the illumination beam and the smaller wavelength of the two active laser beams may be greater than 30 nm, in particular 50 nm, 100 nm, or 200 nm.
  • the wavelength of the illumination beam can be in a range from 900 nm to 1000 nm, preferably 935 nm to 985 nm.
  • the half-width of the wavelength of the illumination beam can be at most 30 nm, in particular 20 nm or 10 nm.
  • the illumination of the object with the illumination beam and the detection of the portion of the illumination beam reflected by the object can be coordinated, particularly in terms of time.
  • the illumination of the object with the illumination beam can comprise emitting a pulse of the illumination beam.
  • the emission of the pulse of the illumination beam can initiate the detection of the portion of the illumination beam reflected by the object for a predetermined period of time. This can prevent erroneous detection, for example, when the object is not illuminated by the illumination beam.
  • the illumination beam can be modulated.
  • the detection of the portion of the illumination beam reflected by the object can be dependent on the detection of the modulation. For example, the detection of the portion of the illumination beam reflected by the object can only occur if the modulation is detected. This can prevent erroneous detection.
  • the method may comprise the step of: determining a position of the object based on the detected part the portion of the illumination beam reflected by the object.
  • the two effective laser beams can be directed onto the object based on the determined position of the object.
  • Determining the position of the object may include determining the object's position coordinates.
  • Directing the two effective laser beams onto the object may include directing the two effective laser beams onto the determined position coordinates of the object.
  • the method may comprise the step of determining an object area of the object that has the highest reflected portion of the illumination beam, based on the detected portion of the illumination beam reflected by the object.
  • Directing the two active laser beams onto the object may involve directing the two active laser beams onto the determined object area. This advantageously allows the active laser beams to be directed onto the object area of the object that has reflected the illumination beam the most.
  • detecting the portion of the illumination beam reflected by the object involves creating image data of the object.
  • Directing the two active laser beams onto the object involves analyzing the image data of the object and is performed based on the analyzed image data of the object.
  • this allows a target area on the object to be irradiated with the two active laser beams.
  • Image data of the object can be created using a number of cameras, for example, two or three.
  • the number of cameras can be equal to the number of active laser beams.
  • the object's image data can be analyzed using an image recognition algorithm, an image comparison algorithm, and/or a machine learning algorithm.
  • the image recognition process can include feature extraction and/or feature reduction.
  • the machine learning algorithm can include a neural network, in particular a trained neural network.
  • the object could be a drone
  • the target area could be the drone's propeller area.
  • the drone's propeller area can be identified.
  • the two effective laser beams can then be directed at the drone's propeller area. This allows the propeller area to be irradiated with the effective laser beams.
  • irradiating the propeller area with the two effective laser beams can divert the drone from its original flight path particularly quickly.
  • the two effective laser beams are directed onto the object and the portion of the two effective laser beams reflected by the object is maximized simultaneously or sequentially.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device for irradiating an object with a first effective laser beam and a second effective laser beam
  • Fig. 2 is a schematic plan view of an optical unit of the device of Fig. 1,
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of the optical unit along a section line III-III according to Fig. 2,
  • Fig. 4 is a further schematic sectional view of the optical unit of Fig. 2, and
  • Fig. 5 shows a schematic sequence of a method for irradiating an object with at least two effective laser beams.
  • Fig. 1 shows a device 10 for irradiating an object 12 with a first effective laser beam 14 and a second effective laser beam 16.
  • Object 12 is a flying object in the form of a drone that moves along a flight path.
  • Device 10 irradiates object 12 with two effective laser beams 14, 16 for the purpose of deflecting object 12 from its original flight path.
  • the device 10 has a housing 11.
  • the housing 11 is shown in sections in Fig. 1.
  • the device 10 has a first effective laser source 18 for generating the first effective laser beam 14 and a second effective laser source 20 for generating the second effective laser beam 16.
  • the first effective laser source 18 and the second effective laser source 20 are structurally identical.
  • the first effective laser source 18 and the second effective laser source 20 are each embodied as a solid-state laser in the form of a fiber laser.
  • the two active laser beams 14, 16 are shown in Fig. 1 with a solid line.
  • the two active laser beams 14, 16 have identical beam properties and are coherent with each other.
  • Both active laser beams 14, 16 can each have a wavelength in a range from 1060 nm to 1070 nm. In particular, the wavelength of the two active laser beams 14, 16 can be the same.
  • the beam paths of the two active laser beams 14, 16 differ from each other at least up to the object 12.
  • the device 10 has a beam guiding device 22 for directing the two effective laser beams 14, 16 onto the object 12.
  • the first effective laser beam 14 is guided via a first optical unit 24 of the beam guiding device 22, a first tilting mirror 26 of the beam guiding device 22 and a first telescope 28 of the beam guiding device 22. After passing the first telescope 28, the first effective laser beam 14 exits the housing 11 through a first aperture 29.
  • a diameter of the first aperture 29 can be equal to or greater than 1.5 times to 3 times a beam diameter of the first effective Laser beam 14 at the location of the first aperture 29.
  • the first aperture 29 is dimensioned such that the first effective laser beam 14 can pass through the first aperture 29 without being clipped by the first aperture 29.
  • the first optical unit 24 is a dichroic mirror which is designed to reflect the wavelength of the first active laser beam 14 with a reflection factor of over 95%.
  • the first tilting mirror 26 has a mirror surface that is designed to reflect the wavelength of the first active laser beam 14 with a reflection factor of over 95%.
  • the first tilting mirror 26 is designed to tilt its mirror surface by rotation about at least one of two axes that are orthogonally aligned to one another and run parallel to the mirror surface of the first tilting mirror 26. By tilting the mirror surface of the first tilting mirror 26, the first active laser beam 14 can be directed onto the object 12.
  • the first telescope 28 can be formed from two lenses or two curved mirrors. In the illustrated embodiment of Fig. 1, the first telescope 28 is formed from two lenses. The distance between the two lenses of the first telescope 28 can be adjustable. By adjusting the distance between the two lenses of the first telescope 28, the first effective laser beam 14 can be focused on the object 12.
  • the second effective laser beam 16 is guided via a second optical unit 30 of the beam guiding device 22, a second tilting mirror 32 of the beam guiding device 22, and a second telescope 34 of the beam guiding device 22. After passing through the second telescope 34, the second effective laser beam 16 exits the housing 11 through a second aperture 35.
  • a diameter of the second aperture 35 can be equal to or greater than 1.5 times to 3 times a beam diameter of the second effective laser beam 16 at the location of the second aperture 35. In particular, it is provided that the second effective laser beam 16 can pass through the second aperture 35 without being clipped by the second aperture 35.
  • the second optical unit 30 is a dichroic mirror which is designed to reflect the wavelength of the second active laser beam 16 with a reflection factor of over 95%.
  • the second tilting mirror 32 has a mirror surface that is designed to reflect the wavelength of the second active laser beam 16 with a reflection factor of over 95%.
  • the second tilting mirror 32 is designed to tilt its mirror surface by rotation about at least one of two axes that are orthogonally aligned to one another and run parallel to the mirror surface of the second tilting mirror 32. By tilting the mirror surface of the second tilting mirror 32, the second active laser beam 16 can be directed onto the object 12.
  • the second telescope 34 can be formed from two lenses or two curved mirrors. In the illustrated embodiment of Fig. 1, the second telescope 34 is formed from two lenses. The distance between the two lenses of the second telescope 34 can be adjustable. By adjusting the distance between the two lenses of the second telescope 34, the second effective laser beam 16 can be focused on the object 12.
  • the distance to the object 12 can be measured using a rangefinder (not shown), such as a radar rangefinder or a laser rangefinder.
  • a rangefinder such as a radar rangefinder or a laser rangefinder.
  • the distance between the two lenses of the first telescope 28 and the distance between the two lenses of the second telescope 34 can be adjusted based on the measured distance.
  • the beam guiding device 22 can have further mirrors (not shown) for directing the two effective laser beams 14, 16 onto the object 12 and/or further lenses (not shown) for shaping the two effective laser beams 14, 16.
  • the device 10 has an illumination source 36 for emitting an illumination beam 38 for illuminating the object 12.
  • the illumination beam 38 is shown in Fig. 1 with a dotted line.
  • the illumination source 36 has a laser resonator for generating the illumination beam 38.
  • the illumination beam 38 is a pulsed laser beam.
  • the illumination beam 38 is unsuitable for processing, in particular laser processing, of the object 12.
  • a wavelength of the illumination beam 38 is smaller than the wavelengths of the two effective laser beams 14, 16. The wavelength of the
  • Illumination beam 38 is 980 nm.
  • the object 12 is illuminated with the illumination beam 38. A portion of the illumination beam 38 is diffusely reflected by the object 12.
  • a first portion 40 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 impinges on the first optical unit 24 via the first telescope 28 and the first tilting mirror 26.
  • the first optical unit 24 is designed to be transmissive for the wavelength of the illumination beam 38, with a transmittance of over 95%. This allows the first effective laser beam 14 to be spatially separated from the first portion 40 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12.
  • the first portion 40 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 is transmitted by the first optical unit 24 and impinges on a first camera 42.
  • a second portion 44 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 impinges on the second optical unit 30 via the second telescope 34 and the second tilting mirror 32.
  • the second optical unit 30 is designed to be transmissive for the wavelength of the illumination beam 38, with a transmittance of over 95%. This allows the second effective laser beam 16 to be spatially separated from the second portion 44 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12.
  • the second portion 44 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 is transmitted by the second optical unit 30 and impinges on a second camera 46.
  • the two cameras 42, 46 each form a detector of an illumination beam detector device 48 of the device 10.
  • the first camera 42 is assigned to the first effective laser beam 14 and the second camera 46 is assigned to the second effective laser beam 16.
  • the two cameras 42, 46 each create image data of the object 12.
  • the first effective laser beam 14 can be directed onto the object 12 based on the image data of the object 12 created by the first camera 42.
  • the second effective laser beam 16 can be directed onto the object 12 based on the image data of the object 12 created by the second camera 46.
  • the device 10 has a control device 50 in the form of a computer.
  • the control device 50 is configured to analyze the image data of the object 12 from the two cameras 42, 46.
  • the analysis of the image data of the object 12 is performed using a machine learning algorithm comprising a trained neural network.
  • the analysis of the image data of the object 12 can be performed separately for the image data of the first camera 42 and for the image data of the second camera 46.
  • the control device 50 By analyzing the image data of the object 12, the control device 50 identifies a target area on the object 12. For example, a propeller of the drone can be located in the target area on the object 12.
  • the control device 50 is configured to control the first tilting mirror 26 for the purpose of tilting the mirror surface of the first tilting mirror 26.
  • the control device 50 controls the first tilting mirror 26 such that the first effective laser beam 14 impinges on the object 12 within the target area.
  • the first effective laser beam 14 is directed onto the object 12 by controlling the first tilting mirror 26 by means of the control device 50 based on the image data of the object 12 created by the first camera 42.
  • a beam path of the first effective laser beam 14 from the first optical unit 24 to the object 12 and a beam path of the first part 40 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 from the object 12 to the first optical unit 24 are the same.
  • the first effective laser beam 14 and the first part 40 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 travel the same beam path, propagating in opposite directions between the object 12 and the first optical unit 24.
  • the control device 50 is designed to control the second tilting mirror 32 for the purpose of tilting the mirror surface of the second tilting mirror 32.
  • the control device 50 controls the second tilting mirror 32 such that the second effective laser beam 16 strikes the object 12 within the target area.
  • the second effective laser beam 16 is directed onto the object 12 by controlling the second tilting mirror 32 by means of the control device 50 based on the image data of the object 12 created by means of the second camera 46.
  • a beam path of the second effective laser beam 16 from the second optical unit 30 to the object 12 and a beam path of the second part 44 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 from the object 12 to the second optical unit 30 are the same.
  • the second effective laser beam 16 and the second part 44 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 travel the same beam path, propagating in opposite directions between the object 12 and the second optical unit 30.
  • This allows a reference point to be defined on the second camera 46, which can be aligned with an area of the object 12 in order to irradiate the area of the object 12 with the second effective laser beam 16. This can simplify directing the second effective laser beam 16 onto the object 12.
  • the two effective laser beams 14, 16 strike the object 12.
  • the two effective laser beams 14, 16 strike the object 12 in such a way that the two effective laser beams 14, 16 spatially overlap in an overlap region, in particular on the object 12.
  • the two active laser beams 14, 16 cause a heat effect on the object 12. This allows the object 12 to be processed by means of the two active laser beams 14, 16.
  • a portion of the two active laser beams 14, 16 is diffusely reflected by the object 12.
  • the portion of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12 can have a power that is less than 20%, preferably 10%, of the sum of the power of the first active laser beam 14 and the power of the second active laser beam 16.
  • a portion 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 can be guided via the first telescope 28, the first tilting mirror 26, the first optical unit 24 and a third optical unit 58 of the device 10 to an effective laser beam detector 60 of the device 10.
  • the portion 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 can be guided by the first Aperture 29 enters the housing 11.
  • the portion 52 of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 is shown in Fig. 1 with a dashed line.
  • the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 is formed from a part of a portion of the first effective laser beam 14 reflected by the object 12 and a part of a portion of the second effective laser beam 16 reflected by the object 12.
  • the active laser beam detector 60, the first active laser source 18, and the second active laser source 20 are arranged relative to one another such that the beam path of the portion 52 of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12 from the object 12 to the active laser beam detector 60 and the beam path of the first active laser beam 14 from the first active laser source 18 to the object 12 have, at least in sections, the same course.
  • the beam path of the portion 52 of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12 from the object 12 to the first optical device 24 and the beam path of the first active laser beam 14 from the first optical device 24 to the object 12 have the same course.
  • the first effective laser beam 14 and the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 pass through the same beam path with counter-propagation between the object 12 and the first optical unit 24.
  • the effective laser beam detector 60 is a power detector in the form of a photodiode and is designed to detect a power of the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12.
  • the third optical unit 58 is a dichroic mirror which is designed to reflect the wavelengths of the two active laser beams 14, 16 with a reflection factor of over 95%.
  • the third optical unit 58 is arranged between the first optical unit 24 and the first camera 42. Due to the diffuse reflection of the two effective laser beams 14, 16 from the object 12, the part 52 of the portion of the both effective laser beams 14, 16 are detected by means of the effective laser beam detector 60 after the first optical unit 24.
  • Fig. 1 shows that the first optical unit 24 reflects the first active laser beam 14, transmits the portion 52 of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12, and transmits the first portion 40 of the illumination beam 38 reflected by the object 12.
  • the first optical unit 24 has a structure that is described with reference to Figs. 2 to 4.
  • Fig. 2 shows the first optical unit 24 in the form of a dichroic mirror in a plan view
  • Fig. 3 shows the first optical unit 24 in a sectional view.
  • the first optical unit 24 has a substrate 74 and a coating 76 arranged on the substrate 74, for example in the form of a dielectric coating.
  • the coating 76 has a first partial region 78 and a second partial region 80.
  • the first partial region 78 is radially surrounded by the second partial region 80.
  • the first partial region 78 and the second partial region 80 are each a contiguous region.
  • the first subregion 78 and the second subregion 80 differ from one another, particularly in their reflection and transmission properties.
  • the first subregion 78 is reflective with a reflection factor of over 95% for the wavelength of the first active laser beam 14 and transmissive with a transmission factor of over 95% for the wavelength of the illumination beam 38.
  • the second subregion 80 is transmissive with a transmission factor of over 95% for the wavelengths of the two active laser beams 14, 16 and transmissive with a transmission factor of over 95% for the wavelength of the illumination beam 38.
  • Fig. 4 shows that the first optical unit 24 of the device 10 is arranged such that the first effective laser beam 14 is guided over the first partial area 78 of the first optical unit 24, the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 is guided over the second partial area 80 of the first optical unit 24, and the first part 40 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 is guided over the first partial area 78 and the second partial area 80 of the first optical unit 24. Therefore, the effective laser beam detector 60 detected part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 has a circular intensity profile.
  • the first effective laser beam 14 can have a Gaussian intensity profile.
  • the first partial region 78 can be dimensioned such that the first effective laser beam 14 has the Gaussian intensity profile before and after reflection at the first optical unit 24.
  • the first partial region 78 can be dimensioned such that the first effective laser beam 14 has the Gaussian intensity profile before reflection at the first optical unit 24 and has a truncated Gaussian intensity profile after reflection at the first optical unit 24.
  • the first partial region 78 can be dimensioned such that an inner region of the first effective laser beam 14, which has at most 90% of the power of the first effective laser beam 14 before reflection at the first optical unit 24, is reflected by the first partial region 78.
  • the Gaussian intensity profile of the first effective laser beam 14 is clipped by the reflection at the first optical unit 24, forming a more top-hat-shaped intensity profile of the first effective laser beam 14.
  • the first partial region 78 can act as an aperture for the first effective laser beam 14, which cuts the first effective laser beam 14 from the outside by at least 10% of its power.
  • the second optical unit 30 may have features corresponding to the first optical unit 24 for clipping the second effective laser beam 16.
  • the device 10 has a phase shifter device 62 for changing a phase between the first active laser beam 14 and the second active laser beam 16.
  • the phase shifter device 62 has a first heating element 64 and a second heating element 66.
  • the first heating element 64 is arranged within the first effective laser source 18 such that the first heating element 64 can heat an optical element of the resonator of the first effective laser source 18.
  • the phase between the first effective laser beam 14 and the second effective laser beam 16 can be changed.
  • the second heating element 66 is arranged within the second effective laser source 20 such that the second heating element 66 can heat an optical element of the resonator of the second effective laser source 20.
  • the phase between the first effective laser beam 14 and the second effective laser beam 16 can be changed.
  • the control device 50 is configured to control the phase shifter device 62 for changing the phase between the first active laser beam 14 and the second active laser beam 16 based on the detected portion 52 of the portion of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12.
  • the control device 50 controls the first heating element 64 and the second heating element 66 such that the portion 52 of the portion of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12, detected by the active laser beam detector 60, is maximized.
  • control device 50 controlling the first heating element 64 such that the first heating element 64 has a constant temperature, and controlling the second heating element 66 such that a temperature of the second heating element 66 changes until the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12, which part is detected by the effective laser beam detector 60, is at a maximum.
  • the two active laser sources 18, 20, the two optical devices 24, 30, the two tilting mirrors 26, 32, the two telescopes 28, 34, the two cameras 42, 46, the third optical unit 58, the active laser beam detector 60, and the control device 50 are arranged in the housing 11.
  • the illumination source 36 is not in the housing 11. In an alternative embodiment not shown, the illumination source 36 may be arranged in the housing.
  • the device can have a plurality, in particular 6, 8 or 10, of effective laser sources for generating a plurality of effective laser beams for irradiating the object with the plurality of effective laser beams.
  • the device 10 of Fig. 1 is designed to carry out a method for irradiating the object 12 with two effective laser beams 14, 16.
  • Fig. 5 shows an exemplary sequence of the method.
  • the method comprises the steps: a) directing the two active laser beams 14, 16 onto the object 12, forming an overlap region; b) guiding a portion 52 of a portion of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12 along a beam path that, at least in sections, has the same course with respect to a beam path of one of the two active laser beams 14, 16; and c) maximizing the portion of the two active laser beams 14, 16 reflected by the object 12 by changing the phase between the two active laser beams 14, 16.
  • the directing of the two effective laser beams 14, 16 of step a) is carried out by a1) illuminating the object 12 with the illumination beam 38; a2) detecting parts 40, 44 of the portion of the illumination beam 38 reflected by the object 12 using the cameras 42, 46 by creating image data of the object 12; and a3) directing the two effective laser beams 14, 16 onto the target area of the object 12 based on an identification of the target area on the object 12 by analyzing the created image data.
  • Steps a1) and a2) are synchronized in time.
  • step a1) is performed by emitting a pulse of the illumination beam 38.
  • the emission of the pulse of the illumination beam 38 initiates step a2).
  • Step a2) is executed for a predetermined period of time after the emission of the pulse of the illumination beam 38.
  • the predetermined period of time can be, for example, 300 ms (milliseconds), in particular 200 ms or 100 ms.
  • step c) is carried out by detecting a power of the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 while changing the phase between the two effective laser beams 14, 16, wherein the changing of the phase between the two effective laser beams 14, 16 is carried out until the detected power of the part 52 of the portion of the two effective laser beams 14, 16 reflected by the object 12 reaches a maximum value.
  • Steps a) to c) are performed simultaneously. This ensures that the two active laser beams 14, 16 irradiate the object 12 independently of its movement.
  • Steps a) to c) are carried out until object 12 is diverted from its original trajectory.

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Abstract

Vorrichtung (10) zum Bestrahlen eines Objekts (12) mit einem ersten Wirk-Laserstrahl (14) und einem zweiten Wirk-Laserstrahl (16).

Description

Titel: Vorrichtung zum Bestrahlen eines Objekts mit einem ersten Wirk- Laserstrahl und einem zweiten Wirk-Laserstrahl und Verfahren zum Bestrahlen eines Objekts mit zumindest zwei Wirk-Laserstrahlen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestrahlen eines Objekts mit einem ersten Wirk- Laserstrahl und einem zweiten Wirk-Laserstrahl sowie ein Verfahren zum Bestrahlen eines Objekts mit zumindest zwei Wirk-Laserstrahlen.
Typischerweise werden Wirk-Laserstrahlen zum Bestrahlen von Objekten, beispielsweise in Form von Flugkörpern, verwendet. In der Verteidigungstechnik können die zu bestrahlenden Flugkörper beispielsweise Drohnen, Raketen oder Artilleriegeschosse sein. Das Bestrahlen der Objekte kann zum Zweck des Bekämpfens der Objekte erfolgen. Beispielsweise kann durch das Bestrahlen eines Objekts mit einem Wirk-Laserstrahl Störungen, Beschädigungen und/oder eine vollständige Zerstörung des Objekts hervorgerufen werden. Die Störungen können thermische Störungen oder nicht-thermische Störungen, insbesondere ein Blenden, sein. Anders formuliert, durch das Bestrahlen des Objekts mit dem Wirk-Laserstrahl kann das Objekt von seiner ursprünglichen Flugbahn abgebracht oder abgelenkt werden und/oder die ursprünglich beabsichtigte Wirkung des Objekts teilweise oder ganz unmöglich gemacht werden.
Bei der Bestrahlung des Objekts mit dem Wirk-Laserstrahl über größere Entfernungen können Turbulenzen, insbesondere in Form von Luftverwirbelungen oder Klarluftturbulenz, auftreten, welche den Wirk-Laserstrahl beeinflussen können. Beispielsweise kann eine Leistungsdichte des Wirk-Laserstrahls auf dem Objekt infolge von Turbulenzen reduziert sein, weshalb die Turbulenzen einen negativen Effekt auf die gewünschte Wirkung der Bestrahlung haben können. Um den Einfluss von Turbulenzen auf Wirk-Laserstrahlen zu reduzieren werden häufig adaptive Optiken eingesetzt, über welche die Wirk-Laserstrahlen geführt sind. Hierbei ist in der Regel ein erheblicher technischer Aufwand zu betreiben, um die adaptiven Optiken zu steuern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestrahlen eines Objekts mit zumindest zwei Wirk-Laserstrahlen bereitzustellen, die jeweils einen kompakten Aufbau ermöglichen und mit denen jeweils eine hohe Leistungsdichte der Wirk-Laserstrahlen auf dem Objekt erzielbar ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Bereitstellung einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Bestrahlen eines Objekts, insbesondere Zielobjekts, mit einem ersten Wirk-Laserstrahl und einem zweiten Wirk-Laserstrahl geeignet. Die Vorrichtung weist eine erste Wirk-Laserstrahlquelle, eine zweite Wirk-Laserstrahlquelle, eine Strahlführungs-Einrichtung, eine Phasenschieber-Einrichtung, einen Wirk-Laserstrahl- Detektor und eine Steuereinrichtung auf. Die erste Wirk-Laserquelle ist zum Erzeugen des ersten Wirk-Laserstrahls und die zweite Wirk-Laserquelle ist zum Erzeugen des zweiten Wirk-Laserstrahls ausgebildet. Die Strahlführungs-Einrichtung ist zum Lenken des ersten Wirk-Laserstrahls und des zweiten Wirk-Laserstrahls auf das Objekt vorgesehen. Die Phasenschieber-Einrichtung ist zum Verändern einer Phase zwischen dem ersten Wirk- Laserstrahl und dem zweiten Wirk- Laserstrahl eingerichtet. Der Wirk-Laserstrahl-Detektor ist zum Detektieren, insbesondere einer Leistung, eines Teils eines von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen vorgesehen. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Phasenschieber-Einrichtung für das Verändern der Phase zwischen dem ersten Wirk-Laserstrahl und dem zweiten Wirk-Laserstrahl basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen anzusteuern.
Der Wirk-Laserstrahl-Detektor, die erste Wirk-Laserquelle und die zweite Wirk-Laserquelle sind derart relativ zueinander angeordnet, dass der Strahlweg des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen von dem Objekt zu dem Wirk-Laserstrahl- Detektor und der Strahlweg des ersten Wirk-Laserstrahls von der ersten Wirk-Laserquelle zu dem Objekt zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweisen. Insbesondere ist vorgesehen, dass der genannte zumindest abschnittsweise gleiche Verlauf des Strahlwegs des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (d.h. von dem Objekt zu dem Wirk-Laserstrahl-Detektor) und des Strahlwegs des ersten Wirk- Laserstrahls von der ersten Wirk-Laserquelle zu dem Objekt innerhalb der Strahlführungs- Einrichtung vorliegt.
Zusätzlich oder alternativ sind der Wirk-Laserstrahl-Detektor, die erste Wirk-Laserquelle und die zweite Wirk-Laserquelle derart relativ zueinander angeordnet, dass der Strahlweg des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen von dem Objekt zu dem Wirk-Laserstrahl-Detektor und der Strahlweg des zweiten Wirk-Laserstrahls von der zweiten Wirk-Laserquelle zu dem Objekt zumindest abschnittsweise einen gleichen, insbesondere identischen, Verlauf aufweisen. Auch hier ist wiederum insbesondere vorgesehen, dass der genannte gleiche, insbesondere identische, Verlauf des Strahlwegs des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (von dem Objekt zu dem Wirk-Laserstrahl-Detektor) und der Strahlweg des zweiten Wirk-Laserstrahls von der zweiten Wirk-Laserquelle zu dem Objekt innerhalb der Strahlführungs-Einrichtung vorliegt.
Durch die beschriebene Strahlführung kann ein kompakter Aufbau der Vorrichtung ermöglicht werden. Außerdem kann durch den zumindest abschnittsweisen gleichen Verlauf der Strahlwege erreicht werden, dass der Einfluss von Turbulenzen präziser erfasst wird, wodurch eine höhere Leistungsdichte mit den beiden Wirk-Laserstrahlen auf dem Objekt erzielbar ist. Weiter kann hierdurch ein gesondertes Messen von Turbulenzen, beispielsweise mit einem Messstrahl, entfallen, wodurch sich das Bestrahlen des Objekts mit einer möglichst hohen Intensität vereinfacht.
Die Vorrichtung kann mehr als zwei Wirk-Laserquellen zum Bestrahlen des Objekts mit mehr als zwei Wirk-Laserstrahlen aufweisen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 6, 12 oder 24 Wirk-Laserstrahlquelle aufweisen. Unter dem Bestrahlen des Objekts kann ein Bearbeiten, insbesondere eine Laserbearbeitung, oder ein Manipulieren des Objekts mit den beiden Wirk-Laserstrahlen verstanden werden.
Die erste Wirk-Laserquelle und/oder die zweite Wirk-Laserquelle können jeweils als ein Festkörperlaser, insbesondere in Form eines Faserlasers, eines Scheibenlasers, eines Stablasers, eines Slablasers oder eines Scheibenlasers, ausgebildet sein.
Jeder Wirk-Laserstrahl kann eine Wellenlänge mit einem Betrag in einem Bereich von 1 pm (Mikrometer) bis 2,5 pm, vorzugsweise 1 pm bis 1 ,1 pm, aufweisen. Vorzugsweise beträgt eine Halbwertsbreite jeder Wellenlänge der Wirk-Laserstrahlen höchstens 30 nm (Nanometer), insbesondere 20 nm oder 10 nm. Die Wellenlängen der verschiedenen Wirk- Laserstrahlen können gleich sein. Ein verwendeter Wirk-Laserstrahl kann ein gepulster Laserstrahl oder ein Dauerstrich-Laserstrahl sein. Die beiden Wirk-Laserstrahlen können zueinander kohärent sein. Die beiden Wirk-Laserstrahlen können eine gleiche Polarisation aufweisen. Die Leistungen der beiden Wirk-Laserstrahlen können gleich sein. Denkbar ist aber auch, dass die verschiedenen Wirk-Laserstrahlen unterschiedlich ausgelegt sind.
Jeder Wirk-Laserstrahl kann sich entlang eines Strahlwegs ausbreiten. Die Strahlwege der beiden Wirk-Laserstrahlen können sich zumindest bis zu dem Objekt voneinander unterscheiden. Die beiden Wirk-Laserstrahlen können sich, insbesondere zumindest vor einem Auftreffen auf das Objekt, in ihren Ausbreitungsrichtungen voneinander unterscheiden. Die beiden Wirk-Laserstrahlen können, insbesondere vor einem Auftreffen auf das Objekt, zwei voneinander getrennte Laserstrahlen sein.
Jeder Wirk-Laserstrahl weist insbesondere in seinem (Strahl-)Querschnitt ein gaußförmiges Intensitätsprofil auf. Vorteilhaft kann jedoch auch sein, wenn jeder Wirk- Laserstrahl ein Top- Hat-förmiges Intensitätsprofil. Dies kann dazu beitragen, den Leistungseintrag zum Zielobjekt zu maximieren.
Die Strahlführungs-Einrichtung kann eine Mehrzahl von Spiegel zum Reflektieren des ersten Wirk-Laserstrahls und/oder zum Reflektieren des zweiten Wirk-Laserstrahls und eine Mehrzahl von Linsen zum Fokussieren und/oder Kollimieren des ersten Wirk-Laserstrahls und/oder zum Fokussieren und/oder Kollimieren des zweiten Wirk-Laserstrahls aufweisen. Die Strahlführungs-Einrichtung kann einen ersten Kippspiegel aufweisen, über den der erste Wirk-Laserstrahl geführt ist. Der erste Kippspiegel kann dazu ausgebildet sein, eine Spiegelfläche des ersten Kippspiegels durch Rotation um zumindest eine von zwei zueinander orthogonal ausgerichtete und zu der Spiegelfläche des ersten Kippspiegels parallel verlaufende Achsen zu kippen. Der erste Wirk-Laserstrahl kann durch Kippen der Spiegelfläche des ersten Kippspiegels auf das Objekt gelenkt werden.
Die Strahlführungs-Einrichtung kann einen zweiten Kippspiegel aufweisen, über den der zweite Wirk- Laserstrahl geführt ist. Der zweite Kippspiegel kann dazu ausgebildet sein, eine Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels durch Rotation um zumindest eine von zwei zueinander orthogonal ausgerichtete und zu der Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels parallel verlaufende Achsen zu kippen. Der zweite Wirk- Laserstrahl kann durch Kippen der Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels auf das Objekt gelenkt werden.
Die Strahlführungs-Einrichtung kann die beiden Wirk-Laserstrahlen derart auf das Objekt lenken, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen unter Bildung eines Überlagerungsbereichs auf das Objekt treffen. In dem Überlagerungsbereich können sich die beide Wirk-Laserstrahlen räumlich einander überlagern, insbesondere überschneiden oder überlappen. Der Überlagerungsbereich kann auch als Überschneidungsbereich oder Überlappungsbereich bezeichnet werden.
In dem Überlagerungsbereich auf dem Objekt können die beiden Wirk-Laserstrahlen miteinander konstruktiv interferieren. Denkbar ist auch, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt treffen ohne dabei miteinander konstruktiv zu interferieren.
Wenn die beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt treffen, können die beiden Wirk- Laserstrahlen eine Wärmeeinwirkung auf das Objekt bewirken. Zusätzlich können die beiden Wirk-Laserstrahlen teilweise von dem Objekt reflektiert werden, insbesondere durch diffuse Reflexion. Der von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen kann durch teilweise Reflexion, insbesondere durch diffuse Reflexion, der beiden Wirk-Laserstrahlen gebildet werden.
Der von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen kann einen reflektierten Anteil des ersten Wirk-Laserstrahls und einen reflektierten Anteil des zweiten Wirk- Laserstrahls aufweisen. Anders formuliert, der von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen kann sich aus den reflektierten Anteil des ersten Wirk-Laserstrahls und dem reflektierten Anteil des zweiten Wirk-Laserstrahls zusammensetzen.
Unter dem von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen kann ein von dem Objekt reflektierter Leistungsanteil der beiden Wirk-Laserstrahlen verstanden werden.
Die Phasenschieber-Einrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Phase zwischen dem ersten Wirk-Laserstrahl und dem zweiten Wirk-Laserstrahl durch eine Veränderung der optischen Weglänge des ersten Wirk-Laserstrahls und/oder des zweiten Wirk-Laserstrahls zu verändern. Mit anderen Worten, das Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk- Laserstrahlen kann ein Verändern eines Gangunterschieds der beiden Wirk-Laserstrahlen, insbesondere zu dem Objekt, umfassen. Unter dem Gangunterschied kann eine Wegdifferenz oder ein Wegunterschied verstanden werden.
Beispielsweise kann die Phasenschieber-Einrichtung einen Reflektor aufweisen, über den der erste Wirk-Laserstrahl oder der zweite Wirk-Laserstrahl geführt ist. Der Reflektor kann durch zwei orthogonal zueinander ausgerichtete Spiegelflächen gebildet sein. Der Reflektor kann linear bewegbar ausgebildet sein, wobei durch eine lineare Bewegung des Reflektors sich ein Betrag eines Strahlwegs, insbesondere einer optischen Weglänge, des über den Reflektor geführten ersten Wirk-Laserstrahls oder zweiten Wirk-Laserstrahls zu dem Objekt verändert wird.
Zusätzlich oder alternativ kann die Phasenschieber-Einrichtung dazu ausgebildet sein, die Phase zwischen dem ersten Wirk- Laserstrahl und dem zweiten Wirk- Laserstrahl durch eine Temperaturveränderung zu verändern. Die Temperaturveränderung kann auf ein optisches Element der ersten Wirk-Laserquelle und/oder auf ein optisches Element der zweiten Wirk- Laserquelle wirken. Das optische Element der ersten Wirk-Laserquelle und/oder das optische Element der zweiten Wirk-Laserquelle kann ein laseraktives Medium sein.
Zusätzlich oder alternativ kann die Phasenschieber-Einrichtung mindestens einen Phasenmodulator aufweisen. Der Phasenmodulator kann beispielsweise als ein 10-GHz- Titan-indiffundierter Z-Cut-LiNbO3-Phasenmodulator ausgebildet sein.
Die Phasenschieber-Einrichtung kann die Phase zwischen dem ersten Wirk-Laserstrahl und dem zweiten Wirk-Laserstrahl durch eine mehrstufige, insbesondere 2-stufige, Veränderung der optischen Weglänge des ersten Wirk-Laserstrahls und/oder des zweiten Wirk- Laserstrahls verändern. Beispielsweise kann die Phasenschieber-Einrichtung ein elektrooptisches Element für eine Feinjustierung der Phase und eine auf ein Piezo-Element angeordnete Faser für eine Grobjustierung der Phase aufweisen.
Der Wirk-Laserstrahl-Detektor kann als Leistungsdetektor, beispielsweise in Form einer Fotodiode oder eines thermischen Leistungsdetektors, ausgebildet sein.
Die Steuereinrichtung kann einen Computer und/oder einen Mikrocontroller aufweisen, insbesondere sein.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den ersten Kippspiegel zum Zweck des Kippens der Spiegelfläche des ersten Kippspiegels anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den zweiten Kippspiegel zum Zweck des Kippens der Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den ersten Kippspiegel und den zweiten Kippspiegel derart anzusteuern, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen unter Bildung des Überlagerungsbereichs auf das Objekt treffen.
Die Steuereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Phasenschieber-Einrichtung derart basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen anzusteuern, dass der von dem Objekt reflektierten Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen maximal wird. Insbesondere kann dadurch konstruktive Interferenz der beiden Wirk-Laserstrahlen in dem Überlagerungsbereich auf dem Objekt ermöglicht werden.
Die beiden Wirk-Laserstrahlen können in dem Überlagerungsbereich konstruktiv miteinander interferieren, wenn der von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen maximal ist. Durch das konstruktive Interferieren der beiden Wirk-Laserstrahlen können die Wirk-Laserstrahlen mit einer besonders hohen Leistungsdichte auf das Objekt treffen.
Unter einem zumindest abschnittsweise gleichen Verlauf des Strahlwegs des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen von dem Objekt zu dem Wirk- Laserstrahl-Detektor und des Strahlwegs des zweiten Wirk-Laserstrahls von der zweiten Wirk-Laserquelle zu dem Objekt kann verstanden werden, dass der Strahlweg des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen von dem Objekt zu dem Wirk-Laserstrahl-Detektor und der Strahlweg des zweiten Wirk-Laserstrahls von der zweiten Wirk-Laserquelle zu dem Objekt zumindest abschnittsweise gleich sind.
Ein weiterer Aspekt der Vorrichtung kann sein, dass bei einem Auftreten von Turbulenzen diese durch den detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk- Laserstrahlen erfasst werden und durch die Erfassung der Leistung des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen kompensierbar sind. Dadurch, dass der Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen den gleichen Strahlweg durch die Turbulenzen wie zumindest einer der beiden Wirk- Laserstrahlen aufweisen kann, können die Turbulenzen besonders präzise erfasst werden. Insbesondere kann dadurch eine fehlerhafte Kompensation der Turbulenzen aufgrund von lokalen Unterschieden in den Turbulenzen reduziert oder ganz vermieden werden.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung sind der Wirk-Laserstrahl-Detektor, die erste Wirk- Laserquelle und die zweite Wirk-Laserquelle derart relativ zueinander angeordnet, so dass der erste Wirk-Laserstrahl und der Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen zumindest abschnittsweise einen gleich verlaufenden Strahlweg unter gegenläufiger Ausbreitung durchlaufen. Zusätzlich oder alternativ sind der Wirk-Laserstrahl- Detektor, die erste Wirk-Laserquelle und die zweite Wirk-Laserquelle derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der zweite Wirk-Laserstrahl und der Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen zumindest abschnittsweise einen gleich verlaufenden Strahlweg unter gegenläufiger Ausbreitung durchlaufen.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Beleuchtungsquelle zum Ausstrahlen eines Beleuchtungsstrahls für das Beleuchten des Objekts auf. Die Vorrichtung weist eine Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung zum Detektieren eines Teils eines von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Strahlführungs-Einrichtung für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls anzusteuern.
Die Beleuchtungsquelle kann einen Laserresonator für das Erzeugen des Beleuchtungsstrahls aufweisen. Die Beleuchtungsquelle kann als ein Diodenlaser ausgebildet sein. Die Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung kann eine Anzahl, beispielsweise 2 oder 3, von Detektoren zum Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls aufweisen. Insbesondere kann die Anzahl der Detektor gleich der Anzahl der Wirk-Laserstrahlen sein. Jeder Detektor kann einem Wirk- Laserstrahl zum Zweck des Lenkens des Wirk-Laserstrahls auf das Objekt zugeordnet sein.
Jeder Detektor kann als Leistungsdetektor, beispielsweise in Form einer Fotodiode oder eines thermischen Leistungsdetektors, ausgebildet sein.
Beispielsweise kann die Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung einen ersten Detektor und einen zweiten Detektor aufweisen. Der erste Detektor kann dem ersten Wirk- Laserstrahl und der zweite Detektor kann dem zweiten Wirk-Laserstrahl zugeordnet sein. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Strahlführungs-Einrichtung für das Lenken des ersten Wirk-Laserstrahls auf das Objekt basierend auf dem mittels des ersten Detektors detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Strahlführungs- Einrichtung für das Lenken des zweiten Wirk-Laserstrahls auf das Objekt basierend auf dem mittels des zweiten Detektors detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls anzusteuern. Das Lenken des ersten Wirk-Laserstrahls auf das Objekt kann, insbesondere nur, basierend auf dem mittels des ersten Detektors detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls erfolgen. Das Lenken des zweiten Wirk-Laserstrahls auf das Objekt kann, insbesondere nur, basierend auf dem mittels des zweiten Detektors detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls erfolgen.
Wenn die Strahlführungs-Einrichtung den ersten Kippspiegel und/oder den zweiten Kippspiegel aufweist, kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, den ersten Kippspiegel und/oder den zweiten Kippspiegel für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls anzusteuern.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung weist die Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung eine Anzahl, beispielsweise 2 oder 3, von Kameras für das Erstellen von Bilddaten des Objekts auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Strahlführungs-Einrichtung für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt basierend auf den Bilddaten des Objekts anzusteuern.
Jede Kamera kann einen Detektor der Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung bilden.
Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Bilddaten zu analysieren und die Strahlführungs-Einrichtung für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt basierend auf den analysierten Bilddaten des Objekts anzusteuern. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, den Zielbereich auf dem Objekt zu identifiziert und die Strahlführungs-Einrichtung für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf den Zielbereich anzusteuern.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung weist die Strahlführungs-Einrichtung eine erste optische Einheit zum räumlichen Trennen des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls von dem ersten Wirk-Laserstrahl auf. Zusätzlich oder alternativ weist die Strahlführungs-Einrichtung eine zweite optische Einheit zum räumlichen Trennen des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls von dem zweiten Wirk-Laserstrahl auf. Durch das räumliche Trennen des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls von dem ersten Wirk-Laserstrahl und/oder dem zweiten Wirk-Laserstrahl kann der Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls einfacher detektiert werden.
Die erste optische Einheit und die zweite optische Einheit können baugleich ausgebildet sein.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung sind die erste optische Einheit und/oder die zweite optische Einheit jeweils als ein dichroitischer Spiegel ausgebildet. Jeder dichroitische Spiegel kann als Bragg-Spiegel ausgebildet sein.
Der dichroitische Spiegel der ersten optischen Einheit kann für die Wellenlänge des ersten Wirk-Laserstrahls reflektierend und für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls transmittierend ausgebildet sein. Der dichroitische Spiegel der zweiten optischen Einheit kann für die Wellenlänge des zweiten Wirk-Laserstrahls reflektierend und für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls transmittierend ausgebildet sein. Alternativ kann der dichroitische Spiegel der ersten optischen Einheit für die Wellenlänge des ersten Wirk-Laserstrahls transmittierend und für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls reflektierend ausgebildet sein. Der dichroitische Spiegel der zweiten optischen Einheit kann für die Wellenlänge des zweiten Wirk-Laserstrahls transmittierend und für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls reflektierend ausgebildet sein.
Unter reflektierend kann verstanden werden, dass ein Strahl mit einem Reflexionsgrad von über 80%, vorzugsweise 90%, 95%, 98% oder 99%, reflektiert wird. Unter transmittierend kann verstanden werden, dass ein Strahl mit einem Transmissionsgrad von über 80%, vorzugsweise 90%, 95%, 98% oder 99%, transmittiert wird.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung weist die erste optische Einheit einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich auf und ist derart angeordnet, dass der erste Wirk- Laserstrahl über den ersten Teilbereich der ersten optischen Einheit geführt ist und der Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen über den zweiten Teilbereich der ersten optischen Einheit geführt ist. Zusätzlich oder alternativ weist die zweite optische Einheit einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich auf und ist derart angeordnet, dass der zweite Wirk- Laserstrahl über den ersten Teilbereich der zweiten optischen Einheit geführt ist und der Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen über den zweiten Teilbereich der zweiten optischen Einheit geführt ist. Vorteilhafterweise kann dadurch ein besonders kompakter Aufbau der Vorrichtung realisiert werden.
Der erste Teilbereich der ersten optischen Einheit kann von dem zweiten Teilbereich der ersten optischen Einheit verschieden sein. Der erste Teilbereich der zweiten optischen Einheit kann von dem zweiten Teilbereich der zweiten optischen Einheit verschieden sein.
Der zweite Teilbereich der ersten optischen Einheit kann den ersten Teilbereich der ersten optischen Einheit, insbesondere radial, umgeben. Der zweite Teilbereich der zweiten optischen Einheit kann den ersten Teilbereich der zweiten optischen Einheit, insbesondere radial, umgeben.
Der erste Teilbereich der ersten optischen Einheit kann für die Wellenlänge des ersten Wirk- Laserstrahls reflektierend und der zweite Teilbereich der ersten optischen Einheit kann für die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen transmittierend ausgebildet sein. Die beiden Teilbereiche der ersten optischen Einheit können für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls transmittierend ausgebildet sein.
Alternativ kann der erste Teilbereich der ersten optischen Einheit für die Wellenlänge des ersten Wirk-Laserstrahls transmittierend und der zweite Teilbereich der ersten optischen Einheit kann für die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen reflektierend ausgebildet sein. Die beiden Teilbereiche der ersten optischen Einheit können für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls reflektierend ausgebildet sein.
Der erste Teilbereich der zweiten optischen Einheit kann für die Wellenlänge des zweiten Wirk-Laserstrahls reflektierend und der zweite Teilbereich der zweiten optischen Einheit kann für die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen transmittierend ausgebildet sein. Die beiden Teilbereiche der zweiten optischen Einheit können für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls transmittierend ausgebildet sein.
Alternativ kann der erste Teilbereich der zweiten optischen Einheit für die Wellenlänge des zweiten Wirk-Laserstrahls transmittierend und der zweite Teilbereich der zweiten optischen Einheit kann für die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen reflektierend ausgebildet sein. Die beiden Teilbereiche der zweiten optischen Einheit können für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls reflektierend ausgebildet sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist zum Bestrahlen eines Objekts, insbesondere eines Zielobjekts, mit zumindest zwei Wirk-Laserstrahlen ausgelegt. Ein Wirk-Laserstrahl wird dabei von einer jeweiligen Wirk-Laserquelle ausgestrahlt. Aufgrund der Kohärenzeigenschaften der Wirk-Laserquellen lässt sich zwischen den jeweiligen Wirk- Laserstrahlen eine relative Phase, insbesondere Phasendifferenz, definieren. Das Verfahren weist zumindest die Schritte auf: Räumliches Richten der Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt; Führen eines Teils eines von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen entlang eines Strahlwegs, der in Bezug auf einen Strahlweg eines der beiden Wirk- Laserstrahlen zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweist (insbesondere einen zumindest abschnittsweise gleichen Verlauf innerhalb der Strahlführungs-Einrichtung der weiter oben beschriebenen Vorrichtung), und Maximieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen durch Verändern einer Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen. Vorteilhafterweise kann dadurch der vom Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk- Laserstrahlen dazu genutzt werden, die Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen derart zu verändern, dass die Wirk-Laserstrahlen mit einer hohen Leistungsdichte auf das Objekt treffen. Insbesondere kann durch das Maximieren des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen vergleichsweise einfach und zuverlässig sichergestellt werden, dass die Wirk-Laserstrahlen mit der hohen Leistungsdichte auf das Objekt treffen.
Weiter vorteilhafterweise kann das Führen des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen entlang des Strahlwegs, der in Bezug auf den Strahlweg eines der beiden Wirk-Laserstrahlen zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweist, ein kompakter Aufbau einer Vorrichtung, die mit dem Verfahren betrieben wird, ermöglicht werden.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren auszuführen. Insbesondere kann das Verfahren dazu ausgebildet sein, die zuvor beschriebene Vorrichtung zu betreiben. Die zuvor gemachte Beschreibung zu der Vorrichtung kann auch für gleiche oder funktional entsprechende Merkmale des Verfahrens gelten und umgekehrt.
Das Richten der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann derart erfolgen, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen unter Bildung eines Überlagerungsbereichs auf das Objekt treffen.
Das Führen des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk- Laserstrahlen kann durch Umlenken, insbesondere mittels eines Kippspiegels, vorzugsweise mittels des ersten Kippspiegels und/oder des zweiten Kippspiegels, erfolgen.
Das Führen des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk- Laserstrahlen kann derart erfolgen, dass der Strahlweg des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen von dem Objekt weg und der Strahlweg eines der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt zu zumindest abschnittsweise einen gleichen, insbesondere identischen, Verlauf aufweisen.
Das Maximieren des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen kann ein Detektieren, insbesondere einer Leistung, eines Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen umfassen, insbesondere mittels des Wirk- Laserstrahl-Detektors. Das Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen kann während dem Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen erfolgen. Das Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk- Laserstrahlen kann erfolgen, bis die Leistung des detektierten Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen einen maximalen Wert erreicht.
Mit anderen Worten, das Maximieren des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen kann durch Leistungsdetektion eines Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen während des Veränderns der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen erfolgen, bis ein Wert der detektierten Leistung einen maximalen Wert erreicht.
Die beiden Wirk-Laserstrahlen können in dem Überlagerungsbereich konstruktiv miteinander interferieren, wenn der von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen maximiert ist. Durch das konstruktive Interferieren der beiden Wirk-Laserstrahlen können die Wirk-Laserstrahlen mit einer besonders hohen Leistungsdichte auf das Objekt treffen.
Mit anderen Worten, durch das Maximieren der Leistung des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen kann ermöglicht werden, dass die beiden Wirk- Laserstrahlen in dem Überlagerungsbereich miteinander konstruktiv interferieren, wodurch auf dem Objekt eine besonders hohe Leistungsdichte wirkt.
Die Schritte Richten der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt und Maximieren des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen durch Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen können mehrmals, insbesondere in vorgegebenen Intervallen, wiederholt werden.
Ein weiterer Aspekt des Verfahrens kann sein, dass das Verfahren während einer Bewegung des Objekts ausführbar ist. Durch das Verfahren kann sichergestellt werden, dass während der Bewegung des Objekts und/oder bei einem Auftreten von Turbulenzen die beiden Wirk-Laserstrahlen derart auf das Objekt treffen, dass in dem Überlagerungsbereich konstruktive Interferenz der beiden Wirk-Laserstrahlen möglich ist. Ein weiterer Aspekt des Verfahrens kann sein, dass das Bestrahlen des Objekts mit mehr als zwei Wirk-Laserstrahlen erfolgt, beispielsweise mit 6, 12 oder 24 Wirk-Laserstrahlen.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist das Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen ein stochastisches Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk- Laserstrahlen. Derartige Verfahren ermöglichen ein schnelles Auffinden des Maximums. Vorteilhaft kann aber auch ein systematisches Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen sein, z.B. in der Art einer vordefinierten Phasenschub-Sequenz. Vorteilhafterweise kann hierdurch der von dem Objekt reflektierte Anteil der beiden Wirk- Laserstrahlen in einer relativ kurzen Zeitdauer maximiert werden.
Unter dem stochastischen Verändern der Phase kann ein zufälliges Verändern der Phase verstanden werden. Das stochastische Verändern der Phase kann nicht deterministisch oder vorhersehbar erfolgen.
Unter dem systematischen Verändern der Phase kann ein deterministisches oder vorhersehbares Verändern der Phase verstanden werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens weist das Richten der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt die Schritte auf: Beleuchten des Objekts mit einem Beleuchtungsstrahl; Detektieren eines Teils eines von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls, insbesondere mittels einer Kamera; und Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls. Hierdurch kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen besonders präzise auf das Objekt treffen, insbesondere dass die beiden Wirk-Laserstrahlen unter Bildung des Überlagerungsbereichs auf das Objekt treffen. Weiter kann vorteilhafterweise durch das Beleuchten des Objekts mit dem Beleuchtungsstrahl ein Einfluss von Störungen, beispielsweise durch ein Prozessleuchten des Objekts, das bei einem Auftreffen der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt entstehen kann, reduziert oder ganz vermieden werden.
Das Beleuchten des Objekts mit dem Beleuchtungsstrahl kann derart erfolgen, dass eine Seite des Objekts vollständig beleuchtet ist. Der Beleuchtungsstrahl kann für eine Bearbeitung, insbesondere eine Laserbearbeitung, des Objekts ungeeignet sein. Der Beleuchtungsstrahl kann ein gepulster Laserstrahl oder ein Dauerstrich-Laserstrahl sein.
Eine Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls kann kleiner sein als die Wellenlänge der beiden Wirk-Laserstrahlen. Ein Betrag einer Differenz zwischen der Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls und der kleineren Wellenlänge der beiden Wirk-Laserstrahlen kann kleiner sein als 1 pm, insbesondere 500 nm, 300 nm oder 100 nm. Der Betrag der Differenz zwischen der Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls und der kleineren Wellenlänge der beiden Wirk-Laserstrahlen kann größer sein als 30 nm, insbesondere 50 nm, 100 nm oder 200 nm.
Die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls kann einem Betrag in einem Bereich von 900 nm bis 1000 nm, vorzugsweise 935 nm bis 985 nm, aufweisen. Eine Halbwertsbreite der Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls kann höchstens 30 nm, insbesondere 20 nm oder 10 nm, betragen.
Das Beleuchten des Objekts mit dem Beleuchtungsstrahl und das Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls können, insbesondere zeitlich, aufeinander abgestimmt sein. Beispielsweise kann das Beleuchten des Objekts mit dem Beleuchtungsstrahl ein Aussenden eines Pulses des Beleuchtungsstrahls umfassen. Das Aussenden des Pulses des Beleuchtungsstrahls kann das Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls für eine vorgegebene Zeitdauer initiieren. Dadurch kann eine fehlerhafte Detektion, beispielsweise wenn das Objekt mit dem Beleuchtungsstrahl nicht beleuchtet ist, vermieden werden.
Alternativ kann der Beleuchtungsstrahl mit einer Modulation moduliert sein. Das Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls kann in Abhängigkeit von einer Detektion der Modulation erfolgen. Beispielsweise kann das Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls nur dann erfolgen, wenn die Modulation detektiert wird. Dadurch kann eine fehlerhafte Detektion vermieden werden.
Vor dem Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann das Verfahren den Schritt aufweisen: Ermitteln einer Position des Objekts basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls. Das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann basierend auf der ermittelten Position des Objekts erfolgen.
Das Ermitteln der Position des Objekts kann ein Ermitteln von Positionskoordinaten des Objekts umfassen. Das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann ein Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf die ermittelten Positionskoordinaten des Objekts umfassen.
Vor dem Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann das Verfahren den Schritt aufweisen: Ermitteln eines Objektbereichs des Objekts, der den höchsten reflektierten Anteil des Beleuchtungsstrahls aufweist, basierend auf dem detektierten Teil des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls. Das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann ein Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf dem ermittelten Objektbereich sein. Dadurch können vorteilhafterweise die Wirk-Laserstrahlen auf den Objektbereich des Objekts gelenkt werden, der den Beleuchtungsstrahl am stärksten reflektiert hat.
In einer Weiterbildung des Verfahrens umfasst das Detektieren des Teils des von dem Objekt reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls ein Erstellen von Bilddaten des Objekts. Das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt umfasst ein Analysieren der Bilddaten des Objekts und erfolgt basierend auf den analysierten Bilddaten des Objekts. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Zielbereich auf dem Objekt mit den beiden Wirk- Laserstrahlen bestrahlt werden.
Das Erstellen von Bilddaten des Objekts kann mittels einer Anzahl, beispielsweise 2 oder 3, von Kameras erfolgen. Insbesondere kann die Anzahl der Kameras gleich der Anzahl der Wirk-Laserstrahlen sein.
Das Analysieren der Bilddaten des Objekts kann mittels einem Bilderkennungsalgorithmus, einem Bildvergleichsalgorithmus und/oder einem Machine-Learning-Algorithmus erfolgen. Der Bilderkennungsrhythmus kann eine Merkmalsextraktion und/oder Merkmalsreduktion aufweisen. Der Machine-Learning-Algorithmus kann ein, insbesondere angelerntes, neuronales Netz aufweisen. Durch das Analysieren der Bilddaten des Objekts kann ein Zielbereich auf dem Objekt identifiziert werden. Das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt kann ein Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen auf den identifizierten Zielbereich sein.
Beispielsweise kann das Objekt eine Drohne sein und der Zielbereich kann ein Propeller- Bereich der Drohne sein. Durch das Analysieren der Bilddaten der Drohne kann der Propeller-Bereich der Drohne identifiziert werden. Anschließend können die beiden Wirk- Laserstrahlen auf den Propeller-Bereich der Drohne gelenkt werden. Dadurch kann der Propeller-Bereich mit den Wirk-Laserstrahlen bestrahlt werden. Vorteilhafterweise kann durch das Bestrahlen des Propeller-Bereichs mit den beiden Wirk-Laserstrahlen die Drohne besonders schnell von ihrer ursprünglichen Flugbahn abgebracht werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens erfolgt das Richten der beiden Wirk-Laserstrahlen auf das Objekt und das Maximieren des von dem Objekt reflektierten Anteils der beiden Wirk- Laserstrahlen gleichzeitig oder nacheinander.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Figuren, deren Beschreibung und den Ansprüchen entnehmbar. Alle in den Figuren, deren Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Bestrahlen eines Objekts mit einem ersten Wirk- Laserstrahl und einem zweiten Wirk-Laserstrahl,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine optische Einheit der Vorrichtung von Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung der optischen Einheit entlang einer Schnittlinie lll-lll gemäß Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere schematische Schnittdarstellung der optischen Einheit von Fig. 2, und
Fig. 5 ein schematischer Ablauf eines Verfahrens zum Bestrahlen eines Objekts mit zumindest zwei Wirk-Laserstrahlen. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Bestrahlen eines Objekts 12 mit einem ersten Wirk- Laserstrahl 14 und einem zweiten Wirk-Laserstrahl 16.
Das Objekt 12 ist ein Flugkörper in Form einer Drohne, die sich entlang einer Flugbahn bewegt. Das Objekt 12 wird mittels der Vorrichtung 10 mit den beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 zum Zweck des Ablenkens des Objekts 12 von seiner ursprünglichen Flugbahn bestrahlt.
Die Vorrichtung 10 hat ein Gehäuse 11. Das Gehäuse 11 ist in Fig. 1 abschnittsweise dargestellt.
Die Vorrichtung 10 hat eine erste Wirk-Laserquelle 18 zum Erzeugen des ersten Wirk- Laserstrahls 14 und eine zweite Wirk-Laserquelle 20 zum Erzeugen des zweiten Wirk- Laserstrahls 16. Die erste Wirk-Laserquelle 18 und die zweite Wirk-Laserquelle 20 sind baugleich. Die erste Wirk-Laserquelle 18 und die zweite Wirk-Laserquelle 20 sind jeweils als ein Festkörperlaser in Form eines Faserlasers ausgebildet.
Die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 sind in Fig. 1 mit einer durchgezogenen Linie dargestellt. Die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 haben gleiche Strahleigenschaften und sind kohärent zueinander. Beide Wirk-Laserstrahlen 14, 16 können jeweils eine Wellenlänge mit einem Betrag in einem Bereich von 1060 nm bis 1070 nm aufweisen. Insbesondere kann die Wellenlänge der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 gleich sein. Die Strahlwege der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 unterscheiden sich zumindest bis zu dem Objekt 12 voneinander.
Die Vorrichtung 10 hat eine Strahlführungs-Einrichtung 22 zum Lenken der beiden Wirk- Laserstrahlen 14, 16 auf das Objekt 12.
Der erste Wirk-Laserstrahl 14 ist über eine erste optische Einheit 24 der Strahlführungs- Einrichtung 22, einen ersten Kippspiegel 26 der Strahlführungs-Einrichtung 22 und einem ersten Teleskop 28 der Strahlführungs-Einrichtung 22 geführt. Nach dem Passieren des ersten Teleskops 28 tritt der erste Wirk-Laserstrahl 14 durch eine erste Apertur 29 des Gehäuses 11 aus dem Gehäuse 11 aus. Ein Durchmesser der ersten Apertur 29 kann gleich oder größer dem 1,5-fachen bis 3-fachen eines Strahldurchmessers des ersten Wirk- Laserstrahls 14 an der Stelle der ersten Apertur 29 sein. Insbesondere ist die erste Apertur 29 derart bemessen, dass der erste Wirk-Laserstrahl 14 die erste Apertur 29 passieren kann, ohne von der ersten Apertur 29 beschnitten zu werden.
Die erste optische Einheit 24 ist ein dichroitischer Spiegel, der für die Wellenlänge des ersten Wirk-Laserstrahls 14 mit einem Reflexionsgrad von über 95% reflektierend ausgebildet ist.
Der ersten Kippspiegel 26 hat eine Spiegelfläche, die für die Wellenlänge des ersten Wirk- Laserstrahls 14 mit einem Reflexionsgrad von über 95% reflektierend ausgebildet ist. Der erste Kippspiegel 26 ist dazu ausgebildet, seine Spiegelfläche durch Rotation um zumindest eine von zwei zueinander orthogonal ausgerichtete und zu der Spiegelfläche des ersten Kippspiegels 26 parallel verlaufende Achsen zu kippen. Durch das Kippen der Spiegelfläche des ersten Kippspiegels 26 kann der erste Wirk-Laserstrahl 14 auf das Objekt 12 gelenkt werden.
Das erste Teleskop 28 kann aus zwei Linsen oder aus zwei gekrümmten Spiegel gebildet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das erste Teleskop 28 aus zwei Linsen gebildet. Ein Abstand zwischen den beiden Linsen des ersten Teleskops 28 kann einstellbar sein. Durch das Einstellen des Abstands zwischen den beiden Linsen des ersten Teleskops 28 kann der erste Wirk-Laserstrahl 14 auf das Objekt 12 fokussiert werden.
Der zweite Wirk- Laserstrahl 16 ist über eine zweite optische Einheit 30 der Strahlführungs- Einrichtung 22, einen zweiten Kippspiegel 32 der Strahlführungs-Einrichtung 22 und einem zweiten Teleskop 34 der Strahlführungs-Einrichtung 22 geführt. Nach dem Passieren des zweiten Teleskops 34 tritt der zweite Wirk-Laserstrahl 16 durch eine zweite Apertur 35 des Gehäuses 11 aus dem Gehäuse 11 aus. Ein Durchmesser der zweiten Apertur 35 kann gleich oder größer dem 1,5-fachen bis 3-fachen eines Strahldurchmessers des zweiten Wirk-Laserstrahls 16 an der Stelle der zweiten Apertur 35 sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass der zweite Wirk-Laserstrahl 16 die zweite Apertur 35 passieren kann, ohne von der zweiten Apertur 35 beschnitten zu werden. Die zweite optische Einheit 30 ist ein dichroitischer Spiegel, der für die Wellenlänge des zweiten Wirk-Laserstrahls 16 mit einem Reflexionsgrad von über 95% reflektierend ausgebildet ist.
Der zweite Kippspiegel 32 hat eine Spiegelfläche, die für die Wellenlänge des zweiten Wirk- Laserstrahls 16 mit einem Reflexionsgrad von über 95% reflektierend ausgebildet ist. Der zweite Kippspiegel 32 ist dazu ausgebildet, seine Spiegelfläche durch Rotation um zumindest eine von zwei zueinander orthogonal ausgerichtete und zu der Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels 32 parallel verlaufende Achsen zu kippen. Durch das Kippen der Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels 32 kann der zweite Wirk-Laserstrahl 16 auf das Objekt 12 gelenkt werden.
Das zweite Teleskop 34 kann aus zwei Linsen oder aus zwei gekrümmten Spiegel gebildet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das zweite Teleskop 34 aus zwei Linsen gebildet. Ein Abstand zwischen den beiden Linsen des zweiten Teleskops 34 kann einstellbar sein. Durch das Einstellen des Abstands zwischen den beiden Linsen des zweiten Teleskops 34 kann der zweite Wirk- Laserstrahl 16 auf das Objekt 12 fokussiert werden.
Eine Entfernung zu dem Objekt 12 kann mittels eines nicht dargestellten Entfernungsmesser, beispielsweise einem Radar-Entfernungsmesser oder einem Laser- Entfernungsmesser, gemessen werden. Der Abstand zwischen den beiden Linsen des ersten Teleskops 28 und der Abstand zwischen den beiden Linsen des zweiten Teleskops 34 können basierend auf dem gemessenen Abstand eingestellt werden.
Die Strahlführungs-Einrichtung 22 kann weitere, nicht dargestellte Spiegel zum Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 auf das Objekt 12 und/oder weitere, nicht dargestellte Linsen zum Formen der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 aufweisen.
Die Vorrichtung 10 hat eine Beleuchtungsquelle 36 zum Ausstrahlen eines Beleuchtungsstrahls 38 für das Beleuchten des Objekts 12. Der Beleuchtungsstrahl 38 ist in Fig. 1 mit einer gepunkteten Linie dargestellt. Die Beleuchtungsquelle 36 hat einen Laserresonator zum Erzeugen des Beleuchtungsstrahls 38. Der Beleuchtungsstrahl 38 ist ein gepulster Laserstrahl. Der Beleuchtungsstrahl 38 ist für eine Bearbeitung, insbesondere eine Laserbearbeitung, des Objekts 12 ungeeignet. Eine Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 38 ist kleiner als die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16. Die Wellenlänge des
Beleuchtungsstrahls 38 beträgt 980 nm.
Das Objekt 12 wird mit dem Beleuchtungsstrahl 38 beleuchtet. Ein Anteil des Beleuchtungsstrahls 38 wird von dem Objekt 12 diffus reflektiert.
Ein erster Teil 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 trifft über das erste Teleskop 28 und den ersten Kippspiegel 26 auf die erste optische Einheit 24. Die erste optische Einheit 24 ist für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 38 mit einem Transmissionsgrad von über 95% transmittierend ausgebildet. Dadurch kann der erste Wirk-Laserstrahl 14 von dem ersten Teil 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 räumlich getrennt werden. Der erste Teil 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 transmittiert die erste optische Einheit 24 und trifft auf eine erste Kamera 42.
Ein zweiter Teil 44 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 trifft über das zweite Teleskop 34 und den zweiten Kippspiegel 32 auf die zweite optische Einheit 30. Die zweite optische Einheit 30 ist für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 38 mit einem Transmissionsgrad von über 95% transmittierend ausgebildet. Dadurch kann der zweite Wirk-Laserstrahl 16 von dem zweiten Teil 44 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 räumlich getrennt werden. Der zweite Teil 44 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 transmittiert die zweite optische Einheit 30 und trifft auf eine zweite Kamera 46.
Die beiden Kameras 42, 46 bilden jeweils einen Detektor einer Beleuchtungsstrahl-Detektor- Einrichtung 48 der Vorrichtung 10. Die erste Kamera 42 ist dem ersten Wirk-Laserstrahl 14 und die zweite Kamera 46 ist dem zweiten Wirk-Laserstrahl 16 zugeordnet.
Die beiden Kameras 42, 46 erstellen jeweils Bilddaten des Objekts 12. Der erste Wirk- Laserstrahl 14 kann basierend auf den von der ersten Kamera 42 erstellte Bilddaten des Objekts 12 auf das Objekt 12 gelenkt werden. Der zweite Wirk-Laserstrahl 16 kann basierend auf den von der zweiten Kamera 46 erstellte Bilddaten des Objekts 12 auf das Objekt 12 gelenkt werden. Die Vorrichtung 10 hat eine Steuereinrichtung 50 in Form eines Computers. Die Steuereinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, die Bilddaten des Objekts 12 von den beiden Kameras 42, 46 zu analysieren. Das Analysieren der Bilddaten des Objekts 12 erfolgt mittels einem Machine-Learning-Algorithmus, der ein angelerntes neuronales Netz aufweist. Das Analysieren der Bilddaten des Objekts 12 kann für die Bilddaten der ersten Kamera 42 und für die Bilddaten der zweiten Kamera 46 getrennt voneinander erfolgen.
Durch das Analysieren der Bilddaten des Objekts 12 identifiziert die Steuereinrichtung 50 einen Zielbereich auf dem Objekt 12. In dem Zielbereich auf dem Objekt 12 kann sich beispielsweise ein Propeller der Drohne befinden.
Die Steuereinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, den ersten Kippspiegel 26 zum Zweck des Kippens der Spiegelfläche des ersten Kippspiegels 26 anzusteuern. Die Steuereinrichtung 50 steuert den ersten Kippspiegels 26 derart an, dass der erste Wirk-Laserstrahl 14 innerhalb des Zielbereichs auf das Objekt 12 trifft. Dadurch wird der erste Wirk- Laserstrahl 14 durch das Ansteuern des ersten Kippspiegels 26 mittels der Steuereinrichtung 50 basierend auf den mittels der ersten Kamera 42 erstellten Bilddaten des Objekts 12 auf das Objekt 12 gelenkt.
Ein Strahlweg des ersten Wirk-Laserstrahls 14 von der ersten optischen Einheit 24 zu dem Objekt 12 und ein Strahlweg des ersten Teils 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 von dem Objekt 12 bis zu der ersten optischen Einheit 24 sind gleich. Der erste Wirk- Laserstrahl 14 und der erste Teil 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 durchlaufen unter gegenläufiger Ausbreitung zwischen dem Objekt 12 und der ersten optischen Einheit 24 den gleichen Strahlweg. Dadurch kann ein Referenzpunkt auf der ersten Kamera 42 definiert werden, der mit einem Bereich des Objekts 12 in Übereinstimmung gebracht werden kann, um den Bereich des Objekts 12 mit dem ersten Wirk-Laserstrahl 14 zu Bestrahlen. Dadurch kann sich ein Richten des ersten Wirk-Laserstrahls 14 auf das Objekt 12 vereinfachen.
Die Steuereinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, den zweiten Kippspiegel 32 zum Zweck des Kippens der Spiegelfläche des zweiten Kippspiegels 32 anzusteuern. Die Steuereinrichtung 50 steuert den zweiten Kippspiegel 32 derart an, dass der zweite Wirk-Laserstrahl 16 innerhalb des Zielbereichs auf das Objekt 12 trifft. Dadurch wird der zweite Wirk- Laserstrahl 16 durch das Ansteuern des zweiten Kippspiegels 32 mittels der Steuereinrichtung 50 basierend auf den mittels der zweiten Kamera 46 erstellten Bilddaten des Objekts 12 auf das Objekt 12 gelenkt.
Ein Strahlweg des zweiten Wirk-Laserstrahls 16 von der zweiten optischen Einheit 30 zu dem Objekt 12 und ein Strahlweg des zweiten Teils 44 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 von dem Objekt 12 bis zu der zweiten optischen Einheit 30 sind gleich. Der zweite Wirk-Laserstrahl 16 und der zweite Teil 44 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 durchlaufen unter gegenläufiger Ausbreitung zwischen dem Objekt 12 und der zweiten optischen Einheit 30 den gleichen Strahlweg. Dadurch kann ein Referenzpunkt auf der zweiten Kamera 46 definiert werden, der mit einem Bereich des Objekts 12 in Übereinstimmung gebracht werden kann, um den Bereich des Objekts 12 mit dem zweiten Wirk-Laserstrahl 16 zu Bestrahlen. Dadurch kann sich ein Richten des zweiten Wirk-Laserstrahls 16 auf das Objekt 12 vereinfachen.
Die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 treffen auf das Objekt 12. Die beiden Wirk- Laserstrahlen 14, 16 treffen derart auf das Objekt 12, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 sich in einem Überlagerungsbereich, insbesondere auf dem Objekt 12, räumlich überlagern.
Die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 bewirken eine Wärmeeinwirkung auf das Objekt 12. Dadurch kann das Objekt 12 mittels den beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 bearbeitet werden.
Ein Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 wird von dem Objekt 12 diffus reflektiert. Der von dem Objekt 12 reflektierte Anteil der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 kann eine Leistung aufweisen, die geringer ist als 20%, vorzugsweise 10%, einer Summe aus einer Leistung des ersten Wirk-Laserstrahls 14 und einer Leistung des zweiten Wirk-Laserstrahls 16.
Ein Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 kann über das erste Teleskop 28, den ersten Kippspiegel 26, die erste optische Einheit 24 und einer dritten optischen Einheit 58 der Vorrichtung 10 auf einen Wirk-Laserstrahl- Detektor 60 der Vorrichtung 10 geführt sein. Mit anderen Worten, der Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 kann durch die erste Apertur 29 in das Gehäuse 11 eintreten. Der Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 ist in Fig. 1 mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
Der Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 wird aus einem Teil eines von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des ersten Wirk- Laserstrahls 14 und einem Teil eines von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des zweiten Wirk-Laserstrahls 16 gebildet.
Der Wirk-Laserstrahl-Detektor 60, die erste Wirk-Laserquelle 18 und die zweite Wirk- Laserquelle 20 sind derart relativ zueinander angeordnet, dass der Strahlweg des Teils 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 von dem Objekt 12 zu dem Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 und der Strahlweg des ersten Wirk- Laserstrahls 14 von der ersten Wirk-Laserquelle 18 zu dem Objekt 12 zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweisen. Insbesondere weist der Strahlweg des Teils 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 von dem Objekt 12 zu der ersten optischen Einrichtung 24 und der Strahlweg des ersten Wirk-Laserstrahls 14 von der ersten optischen Einrichtung 24 zu dem Objekt 12 einen gleichen Verlauf auf. Der erste Wirk-Laserstrahl 14 und der Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 durchlaufen unter gegenläufiger Ausbreitung zwischen dem Objekt 12 und der ersten optischen Einheit 24 den gleichen Strahlweg.
Der Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 ist ein Leistungsdetektor in Form einer Fotodiode und dazu ausgebildet, eine Leistung des Teils 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 zu detektieren.
Die dritte optische Einheit 58 ist ein dichroitischer Spiegel, der für die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 mit einem Reflexionsgrad von über 95% reflektierend ausgebildet ist.
Die dritte optische Einheit 58 ist zwischen der ersten optischen Einheit 24 und der ersten Kamera 42 angeordnet. Aufgrund des diffusen Reflektierens der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 von dem Objekt 12 kann der Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 mittels des Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 nach der ersten optischen Einheit 24 detektiert werden.
Fig. 1 zeigt, dass die erste optische Einheit 24 den ersten Wirk-Laserstrahl 14 reflektiert, den Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 transmittiert und den ersten Teil 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 transmittiert. Hierzu weist die erste optische Einheit 24 einen Aufbau auf, der mittels den Fig. 2 bis 4 beschrieben wird.
Fig. 2 zeigt die erste optische Einheit 24 in Form des dichroitischen Spiegels in einer Draufsicht und Fig. 3 zeigt die erste optische Einheit 24 in einer Schnittansicht. Die erste optische Einheit 24 hat ein Substrat 74 und eine auf dem Substrat 74 angeordnete Beschichtung 76, beispielsweise in Form einer dielektrischen Beschichtung.
Die Beschichtung 76 hat einen ersten Teilbereich 78 und einen zweiten Teilbereich 80. Der erste Teilbereich 78 ist von dem zweiten Teilbereich 80 radial umgeben. Der erste Teilbereich 78 und der zweite Teilbereich 80 sind jeweils ein zusammenhängender Bereich.
Der erste Teilbereich 78 und der zweite Teilbereich 80 unterscheiden sich voneinander, insbesondere in ihren Reflexions- und Transmissionseigenschaften. Der erste Teilbereich 78 ist für die Wellenlänge des ersten Wirk-Laserstrahls 14 mit einem Reflexionsgrad von über 95% reflektierend und für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 38 mit einem Transmissionsgrad von über 95% transmittierend ausgebildet. Der zweite Teilbereich 80 ist für die Wellenlängen der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 mit einem Transmissionsgrad von über 95% transmittierend und für die Wellenlänge des Beleuchtungsstrahls 38 mit einem Transmissionsgrad von über 95% transmittierend ausgebildet.
Fig. 4 zeigt, dass die erste optische Einheit 24 der Vorrichtung 10 derart angeordnet ist, dass der erste Wirk-Laserstrahl 14 über den ersten Teilbereich 78 der ersten optischen Einheit 24 geführt ist, der Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 über den zweiten Teilbereich 80 der ersten optischen Einheit 24 geführt ist und der erste Teil 40 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 über den ersten Teilbereich 78 und den zweiten Teilbereich 80 der ersten optischen Einheit 24 geführt ist. Daher hat der von dem Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 detektierte Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 ein kreisringförmiges Intensitätsprofil.
Der erste Wirk-Laserstrahl 14 kann ein gaußförmiges Intensitätsprofil aufweisen. Der erste Teilbereich 78 kann derart dimensioniert sein, dass der erste Wirk-Laserstrahl 14 vor und nach der Reflexion an der ersten optischen Einheit 24 das gaußförmige Intensitätsprofil aufweist. Alternativ kann der erste Teilbereich 78 derart dimensioniert sein, dass der erste Wirk-Laserstrahl 14 vor der Reflexion an der ersten optischen Einheit 24 das gaußförmige Intensitätsprofil aufweist und nach der Reflexion an der ersten optischen Einheit 24 ein beschnittenes gaußförmiges Intensitätsprofil aufweist. Beispielsweise kann der erste Teilbereich 78 derart dimensioniert sein, dass ein innerer Bereich des ersten Wirk- Laserstrahls 14, der höchstens 90% der Leistung des ersten Wirk-Laserstrahls 14 vor der Reflexion an der ersten optischen Einheit 24 aufweist, durch den ersten Teilbereich 78 reflektiert wird. Der übrige, äußere Bereich des ersten Wirk-Laserstrahls 14, der mindestens 10% der Leistung des ersten Wirk-Laserstrahls 14 vor der Reflexion an der ersten optischen Einheit 24 aufweist, kann von der ersten optischen Einheit 24 nicht reflektiert werden. Anders formuliert, das gaußförmige Intensitätsprofil des ersten Wirk-Laserstrahls 14 wird durch die Reflexion an der ersten optischen Einheit 24 beschnitten, wodurch ein Top-Hat- förmigeres Intensitätsprofil des ersten Wirk-Laserstrahls 14 gebildet wird.
Anders formuliert, der erste Teilbereich 78 kann für den ersten Wirk-Laserstrahl 14 als Apertur wirken, die den ersten Wirk- Laserstrahl 14 von außen her um mindestens 10% seiner Leistung beschneidet.
Falls der erste Wirk-Laserstrahl 14 durch die erste optische Einheit 24 beschnitten wird, kann die zweite optische Einheit 30 zu der ersten optischen Einheit 24 korrespondierende Merkmale zum Beschneiden des zweiten Wirk-Laserstrahls 16 aufweisen.
Der erste Teilbereich 78 kann kreisförmig ausgebildet sein.
Die Vorrichtung 10 hat eine Phasenschieber-Einrichtung 62 zum Verändern einer Phase zwischen dem ersten Wirk-Laserstrahl 14 und dem zweiten Wirk-Laserstrahl 16. Die Phasenschieber-Einrichtung 62 hat ein erstes Heizelement 64 und ein zweites Heizelement 66. Das erste Heizelement 64 ist derart innerhalb der ersten Wirk-Laserquelle 18 angeordnet, dass das erste Heizelement 64 ein optisches Element des Resonators der ersten Wirk- Laserquelle 18 erwärmen kann. Durch die Temperaturveränderung des optischen Elements des Resonators der ersten Wirk-Laserquelle 18 kann die Phase zwischen dem ersten Wirk- Laserstrahl 14 und dem zweiten Wirk- Laserstrahl 16 verändert werden.
Das zweite Heizelement 66 ist derart innerhalb der zweiten Wirk-Laserquelle 20 angeordnet, dass das zweite Heizelement 66 ein optisches Element des Resonators der zweiten Wirk- Laserquelle 20 erwärmen kann. Durch die Temperaturveränderung des optischen Elements des Resonators der zweiten Wirk-Laserquelle 20 kann die Phase zwischen dem ersten Wirk- Laserstrahl 14 und dem zweiten Wirk- Laserstrahl 16 verändert werden.
Die Steuereinrichtung 50 ist dazu ausgebildet, die Phasenschieber-Einrichtung 62 für das Verändern der Phase zwischen dem ersten Wirk-Laserstrahl 14 und dem zweiten Wirk- Laserstrahl 16 basierend auf dem detektierten Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 anzusteuern. Dabei steuert die Steuereinrichtung 50 das erste Heizelement 64 und das zweite Heizelement 66 derart an, dass der mit dem Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 detektierte Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 maximal wird.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Steuereinrichtung 50 das erste Heizelement 64 derart ansteuert, dass das erste Heizelement 64 eine konstante Temperatur aufweist, und das zweite Heizelement 66 derart ansteuert, dass sich eine Temperatur des zweiten Heizelement 66 verändert, bis der mit dem Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 detektierte Teil 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 maximal ist.
Dadurch kann ermöglicht werden, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 in dem Überlagerungsbereich miteinander konstruktiv interferieren, wodurch auf dem Objekt 12 eine besonders hohe Leistungsdichte wirkt.
Die beiden Wirk-Laserquellen 18, 20, die beiden optischen Einrichtungen 24, 30, die beiden Kippspiegel 26, 32, die beiden Teleskope 28, 34, die beiden Kameras 42, 46, die dritte optische Einheit 58, der Wirk-Laserstrahl-Detektor 60 und die Steuereinrichtung 50 sind in dem Gehäuse 11 angeordnet. Die Beleuchtungsquelle 36 ist nicht in dem Gehäuse 11 angeordnet. In einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Beleuchtungsquelle 36 in dem Gehäuse angeordnet sein.
In einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Vorrichtung eine Vielzahl, insbesondere 6, 8 oder 10, von Wirk-Laserquellen zum Erzeugen einer Vielzahl von Wirk-Laserstrahlen für das Bestrahlen des Objekts mit der Vielzahl von Wirk- Laserstrahlen aufweisen.
Die Vorrichtung 10 von Fig. 1 ist dazu ausgebildet, ein Verfahren zum Bestrahlen des Objekts 12 mit zwei Wirk-Laserstrahlen 14, 16 auszuführen.
Fig. 5 zeigt einen beispielhaften Ablauf des Verfahrens. Das Verfahren weist die Schritte auf: a) Richten der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 unter Bildung eines Überlagerungsbereichs auf das Objekt 12; b) Führen eines Teils 52 eines von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 entlang eines Strahlwegs, der in Bezug auf einen Strahlweg eines der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweist; und c) Maximieren des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 durch Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk- Laserstrahlen 14, 16.
Das Richten der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 des Schritts a) erfolgt durch a1) Beleuchten des Objekts 12 mit dem Beleuchtungsstrahl 38; a2) Detektieren von Teilen 40, 44 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls 38 mittels den Kameras 42, 46 durch Erstellung von Bilddaten des Objekts 12; und a3) Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 auf den Zielbereich des Objekts 12 basierend auf einer Identifizierung des Zielbereichs auf dem Objekt 12 durch Analyse der erstellten Bilddaten.
Die Schritte a1) und a2) sind zeitlich aufeinander abgestimmt. Beispielsweise erfolgt der Schritt a1) durch ein Aussenden eines Pulses des Beleuchtungsstrahls 38. Das Aussenden des Pulses des Beleuchtungsstrahls 38 initiiert den Schritt a2). Der Schritt a2) wird für eine vorgegebene Zeitdauer nach dem Aussenden des Pulses des Beleuchtungsstrahls 38 ausgeführt. Die vorgegebene Zeitdauer kann beispielsweise 300 ms (Millisekunden), insbesondere 200 ms oder 100 ms, betragen. Das Maximieren des Schritts c) erfolgt durch Detektieren einer Leistung des Teils 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 während dem Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16, wobei das Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 ausgeführt wird, bis die detektierten Leistung des Teils 52 des von dem Objekt 12 reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 einen maximalen Wert erreicht.
Die Schritte a) bis c) werden gleichzeitig ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass die beiden Wirk-Laserstrahlen 14, 16 unabhängig von einer Bewegung des Objekts 12 dieses bestrahlen.
Die Schritte a) bis c) werden ausgeführt, bis das Objekt 12 von seiner ursprünglichen Flugbahn abgebracht ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Bestrahlen eines Objekts (12) mit einem ersten Wirk- Laserstrahl (14) und einem zweiten Wirk-Laserstrahl (16), aufweisend: eine erste Wirk-Laserquelle (18) zum Erzeugen des ersten Wirk-Laserstrahls (14), eine zweite Wirk-Laserquelle (20) zum Erzeugen des zweiten Wirk-Laserstrahls (16), eine Strahlführungs-Einrichtung (22) zum Lenken des ersten Wirk-Laserstrahls (14) und des zweiten Wirk-Laserstrahls (16) auf das Objekt (12), eine Phasenschieber-Einrichtung (62) zum Verändern einer Phase zwischen dem ersten Wirk-Laserstrahl (14) und dem zweiten Wirk-Laserstrahl (16), ein Wirk-Laserstrahl-Detektor (60) zum Detektieren eines Teils (52) eines von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16), und eine Steuereinrichtung (50), die dazu eingerichtet ist, die Phasenschieber-Einrichtung (62) für das Verändern der Phase zwischen dem ersten Wirk- Laserstrahl (14) und dem zweiten Wirk-Laserstrahl (16) basierend auf dem detektierten Teil (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) anzusteuern, wobei der Wirk-Laserstrahl-Detektor (60), die erste Wirk-Laserquelle (18) und die zweite Wirk-Laserquelle (20) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der Strahlweg des Teils (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) von dem Objekt (12) zu dem Wirk- Laserstrahl-Detektor (60) und der Strahlweg des ersten Wirk-Laserstrahls (14) von der ersten Wirk-Laserquelle (18) zu dem Objekt (12) zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweisen, und/oder der Strahlweg des Teils (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) von dem Objekt (12) zu dem Wirk- Laserstrahl-Detektor (60) und der Strahlweg des zweiten Wirk-Laserstrahls (16) von der zweiten Wirk-Laserquelle (20) zu dem Objekt (12) zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweisen.
2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , wobei der Wirk-Laserstrahl-Detektor (60), die erste Wirk-Laserquelle (18) und die zweite Wirk-Laserquelle (20) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass der erste Wirk-Laserstrahl (14) und der Teil (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) zumindest abschnittsweise einen gleich verlaufenden Strahlweg unter gegenläufiger Ausbreitung durchlaufen, und/oder der zweite Wirk-Laserstrahl (16) und der Teil (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) zumindest abschnittsweise einen gleich verlaufenden Strahlweg unter gegenläufiger Ausbreitung durchlaufen.
3. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) eine Beleuchtungsquelle (36) zum Ausstrahlen eines Beleuchtungsstrahls (38) für das Beleuchten des Objekts (12) aufweist, wobei die Vorrichtung (10) eine Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung (48) zum Detektieren eines Teils (40, 44) eines von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, die Strahlführungs-Einrichtung (22) für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12) basierend auf dem detektierten Teil (40, 44) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38) anzusteuern.
4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei die Beleuchtungsstrahl-Detektor-Einrichtung (48) eine Anzahl von Kameras (42, 46) für das Erstellen von Bilddaten des Objekts (12) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (50) dazu ausgebildet ist, die Strahlführungs-Einrichtung (22) für das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12) basierend auf den Bilddaten des Objekts (12) anzusteuern.
5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Strahlführungs-Einrichtung (22) eine erste optische Einheit (24) zum räumlichen Trennen des Teils (40, 44) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38) von dem ersten Wirk-Laserstrahl (14) aufweist, und/oder wobei die Strahlführungs-Einrichtung (22) eine zweite optische Einheit (30) zum räumlichen Trennen des Teils (40, 44) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38) von dem zweiten Wirk-Laserstrahl (16) aufweist.
6. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die erste optische Einheit (24) und/oder die zweite optische Einheit (30) jeweils als ein dichroitischer Spiegel ausgebildet sind.
7. Vorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die erste optische Einheit (24) einen ersten Teilbereich (78) und einen zweiten Teilbereich (80) aufweist und derart angeordnet ist, dass der erste Wirk-Laserstrahl (14) über den ersten Teilbereich (78) der ersten optischen Einheit (24) und der Teil (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) über den zweiten Teilbereich (80) der ersten optischen Einheit (24) geführt sind, und/oder wobei die zweite optische Einheit (30) einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich aufweist und derart angeordnet ist, dass der zweite Wirk-Laserstrahl (16) über den ersten Teilbereich der zweiten optischen Einheit (30) und der Teil (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) über den zweiten Teilbereich der zweiten optischen Einheit (30) geführt sind.
8. Verfahren zum Bestrahlen eines Objekts (12) mit zumindest zwei Wirk-Laserstrahlen (14, 16), wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Ausrichten der Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12),
Führen eines Teils (52) eines von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) entlang eines Strahlwegs, der in Bezug auf einen Strahlweg eines der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) zumindest abschnittsweise einen gleichen Verlauf aufweist, und
Maximieren des Teils (52) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) durch Verändern einer Phase zwischen den beiden Wirk- Laserstrahlen (14, 16).
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Verändern der Phase zwischen den beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) ein stochastisches Verändern oder ein systematisches Verändern ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Ausrichten der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12) die Schritte aufweist: Beleuchten des Objekts (12) mit einem Beleuchtungsstrahl (38), insbesondere gebildet durch einen Laserstrahl,
Detektieren eines Teils (40, 44) eines von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38), und - Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12) basierend auf dem detektierten Teil (40, 44) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38).
11. Verfahren nach Anspruch 10, - wobei das Detektieren des Teils (40, 44) des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils des Beleuchtungsstrahls (38) ein Erstellen von Bilddaten des Objekts (12) umfasst, wobei das Lenken der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12) ein Analysieren der Bilddaten des Objekts (12) umfasst und basierend auf den analysierten Bilddaten des Objekts (12) erfolgt.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 8 bis 11, wobei das Ausrichten der beiden Wirk-Laserstrahlen (14, 16) auf das Objekt (12) und das Maximieren des von dem Objekt (12) reflektierten Anteils der beiden Wirk- Laserstrahlen (14, 16) gleichzeitig oder nacheinander erfolgen.
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