本發明專利技術涉及一種用于產生具有不同射束剖面特性的激光束(3)的方法以及一種相應的機構(10)，其中，激光束(2)被輸入到多包層光纖(1)、尤其是雙包層光纖的一個光纖端部(1a)中并且從該多包層光纖(1)的另一光纖端部(1b)輸出，為了產生輸出的激光束(3)的不同的射束剖面特性，使入射的激光束(2)選擇性地至少輸入到該多包層光纖(1)的內光纖芯(4)中或者至少輸入到該多包層光纖(1)的至少一個外環形芯(6)中。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于產生具有不同射束剖面特性的激光束的方法和機構。
技術介紹
在通過激光射束進行的材料加工中，對于不同的過程和用途，對特征性激光束參數例如加工部位上的焦點直徑、強度分布或者射束剖面特性，分別有不同的要求。因此，激光加工設備中的過程改變或應用改變通常會帶來相應的改裝投入，所述改裝投入可能包括相對簡單的更換單個光學部件，直至轉換為另一種設備。由DE 38 33 992 Al例如已知一種用于達到特定的激光束特性的方法，在該方法中，兩個激光束源的激光束在不同的輸入角度下輸入到傳統的光導纖維中。根據具有不同波長的兩個激光束的輸入角度進行射束成型，這兩個波長是分別針對相應的生物學或醫學處理任務來適應性選擇的。除了使用兩個激光源外，在該方法中還可使用一個唯一的、其波長可切換的激光源。在此，輸入到光導纖維的條件主要取決于對應的波長。但如果應用例如不要求不同的波長或者反而甚至要求使用唯一的一種波長，則上述方法由于對這樣情況而言及其復雜并且由于針對不同用途的專門化是受限的，因而證明不是最適宜的。此外，所提出的方法局限于與波長相關的射束成型，這又導致其應用可能性受限。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的在于，給出一種用于產生具有不同激光束剖面特性的激光束的方法，所述方法在使用多個激光束源或者僅使用一個唯一的、尤其具有唯一一種波長的激光束源的情況下允許以較低的投入根據應用情況特定地改變激光束特性，并且提供一種用于該方法的機構。此外還力求，在降低所述機構或者方法的復雜程度的同時盡可能擴寬射束剖面特性對各種不同應用的適應能力。根據本專利技術，上述目的通過一種方法實現，在該方法中，激光束輸入到多包層光纖、尤其是雙包層光纖的一個光纖端部中并且從該多包層光纖的另一個光纖端部輸出，并且，為了產生輸出的激光束的不同的射束剖面特性，入射的激光束選擇性地或者至少輸入到該多包層光纖的內光纖芯中、或者至少輸入到該多包層光纖的至少一個外環形芯中，或者選擇性地使第一激光束至少輸入到該多包層光纖的內光纖芯中并且使不同的第二激光束至少輸入到該多包層光纖的至少一個外環形芯中。在本專利技術意義上，對于多包層光纖意理解為具有一個內光纖芯和至少一個外環形芯的光纖，例如具有唯一一個外環形芯的雙包層光纖或者具有與第一外環形芯相銜接的另一外環形芯的三包層光纖。為了改變輸出的激光束的射束剖面特性，入射的激光束被不同地輸入到多包層光纖的一個或多個纖芯中。為了簡便起見在下面的說明書中借助雙包層光纖來描述本專利技術，其中，對于專業人員而言，顯然，本專利技術的原理也能夠很容易地轉用到具有與第一外環形芯相銜接的其它外環形芯的多包層光纖上。具有兩個纖芯的雙包層光纖具有一個內光纖芯以及一個包繞該內光纖芯的、盡可能薄的、低折射的包層。接下來是一個唯一的外環形芯，該外環形芯同樣被低折射的第二包層包繞。此外可以有由玻璃構成的另一個層，該層確定該光纖的外直徑，但對光纖在射束引導方面的功能沒有影響。最后是一由合成材料、例如硅酮和/或尼龍構成的表層，它用于保護光纖。根據本專利技術，通過使用雙包層光纖，根據輸入到內光纖芯中、外環形芯中或者既輸入到內光纖芯中也輸入到外環形芯中而定，可以在光纖輸出端上的不同射束剖面特性之間選擇。在借助激光束進行材料加工時，尤其在使用kw范圍內的高功率的情況下，在這些輸入方案之間轉換使得例如能夠在具有清晰焦點的較好射束質量(如同例如在激光切割過程中所需的那樣)和與此相對具有“模糊”焦點以及在射束截面中具有近乎均勻的強度分布的、“降低”的射束質量(這尤其適用于焊接過程)之間選擇。為了獲得高的激光束質量，使激光束輸入到雙包層光纖的內光纖芯中，該雙包層光纖在這種情況下如同傳統的標準光纖一樣，其纖芯周被低折射的包層圍繞。如果反之需要具有擴寬的剖面、具有例如均勻的強度的激光束，則使激光束輸入到外環形芯中或者既輸入到內光纖芯中也輸入到外環形芯中。那么，視應用而定，在雙包層光纖的輸出端上獲得的激光束具有根據內光纖芯而被填充的圓形剖面，具有根據外環形芯的環形剖面、具有根據兩個纖芯區域共同被填充的圓形剖面(帶有窄的、由于第一包層而缺失的環)，或者具有上述剖面特性的相應中間級。在本專利技術方法的一種優選變型中，為了使激光束選擇性地輸入到雙包層光纖中，在入射的激光束與該雙包層光纖的輸入側端面之間在橫向于激光束的方向上進行相對運動，尤其以平行移動的形式。如果雙包層光纖的輸入側端面橫向于激光束運動，則不需要附加的光學元件由于在不同的輸入之間轉換。如果激光束在其射到雙包層光纖上之前足夠長地自由射束傳播，則也可以進行角度形式的激光束偏轉，該偏轉也被理解為橫向于輸入側端面的軸線的偏轉，以使激光束輸入到雙包層光纖的內光纖芯中和/或外環形芯中。在這種情況下涉及到激光射束軸繞一個點的旋轉，而不是移動，其中，輸入的入射角的改變應保持可忽略不計。在本專利技術方法的另一優選變型中，為了使激光束選擇性地輸入到雙包層光纖中，入射的激光束分別以不同射束橫截面、尤其分別以不同的射束直徑投影到雙包層光纖的輸入側端面上。這些不同的射束直徑例如可通過一可沿激光射束軸移動的光具例如透鏡或光闌來調節，該光具根據其移動位置而將激光束或者僅輸入到內光纖芯中、或者輸入到外環形芯中，或者不僅輸入到內光纖芯中而且輸入到外環形芯中。替換地，也可由此來調節一種不同的射束橫截面或者射束直徑:使一光具、例如透鏡或光闌選擇性地運動到激光束的光路中或者從該光路中運動出來。在另一替換方案中，可通過使用激光源來使射束橫截面或者射束直徑適配于到雙包層光纖中的希望的輸入比例，該激光源能夠選擇性地通過具有不同射束引導特性(如例如可通過引導射束的光波導體芯的直徑來調節的射束引導特性)的光波導體來引導。選擇到雙包層光纖中的輸入比例的該原理也可轉應到配屬給前置的光波導體的激光束源的應用上，尤其可轉用到具有不同射束質量的激光源上。在本專利技術方法的另一優選變型中，為了使激光束不僅輸入到內光纖芯中而且輸入到所述至少一個外環形芯中，入射的激光束分為至少兩個子射束，這些子射束分別輸入到該雙包層光纖的兩個芯之一中。通過這種方式，一方面能夠非常好地控制內光纖芯與外環形芯之間的射束功率分配(如果同時要求向兩個芯輸入)。另一方面，借助兩個子射束能夠非常簡單地在輸入時空出雙包層光纖的第一包層的區域。因為恰好對于高功率范圍內的應用重要的是，沒有激光射束輸入到雙包層光纖的第一包層或第二包層中。輸入到包層中的射束以相對于光纖軸的大角度在內光纖芯中或外環形芯中傳播并且在光纖端部上同樣以大角度射出，由此可使銜接在后面的光具變熱。此外，位于第二包層內的射束可能還會破壞光纖的表層。為了可靠地避免激光射束在包層內傳播，例如可使用模消除器(modestripper)。因此也相應地優選，在轉換過程期間沒有激光射束輸入到雙包層光纖中，以避免包層內的可能的傳輸。這例如可通過關閉激光器來實現，或者也可通過使用射束阻擋器而使射束偏轉到吸收器中來實現。本專利技術的另一方面還涉及一種適合于實施上述方法的機構，根據本專利技術，該機構具有一雙包層光纖以及一可轉換裝置，該雙包層光纖具有一個內光纖芯和至少一個外環形芯，該可轉換裝置具有至少兩個轉換位置，在這些轉換位置中，入射的激光束選擇性地或者至少輸入到該雙包層光纖的內光纖芯中、或者至少輸入本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.08 DE 102010003750.81.關于產生具有不同射束剖面特性的激光束(3)的方法，其特征在于， 使一激光束(2 ;61，62)輸入到一多包層光纖(I)、尤其是雙包層光纖的一個光纖端部(Ia)中并從該多包層光纖(I)的另一光纖端部(Ib)輸出；并且 為了產生輸出的激光束⑶的不同的射束剖面特性，使入射的激光束(2 ;61，62)選擇性地或者至少輸入到該多包層光纖(I)的內光纖芯(4)中或者至少輸入到該多包層光纖(I)的至少一個外環形芯￠)中，或者選擇性地使一第一激光束￠1)至少輸入到該多包層光纖(I)的內光纖芯(4)中而使一不同的第二激光束￠2)至少輸入到該多包層光纖(I)的至少一個外環形芯(6)中。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，為了使所述激光束(2)選擇性地輸入到該雙包層光纖(I)中，在入射的激光束(2)與該多包層光纖(I)的輸入側端面(8)之間在橫向于所述激光束(2)的方向(12)上進行相對運動。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，為了使所述激光束(2)選擇性地輸入到所述雙包層光纖(I)中，使入射的激光束(2)分別以不同的射束橫截面、尤其分別以不同的射束直徑投射到該雙包層光纖(I)的輸入側端面(8)上。4.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，為了使所述激光束(2)不僅輸入到內光纖芯(4)中、而且輸入到所述至少一個外環形芯(6)中，使入射的激光束(2)分成至少兩個子射束(2a，2b)，使這些子射束分別輸入到該多包層光纖(I)的所述芯(4，6)之一中。5.關于產生具有不同射束剖面特性的激光束(3)的機構(10；20 ；30 ;60)，其特征在于: 一多包層光纖(I)、尤其是雙包層光纖，具有一個內光纖芯(4)和至少一個外環形芯(6);以及 一可轉換裝置(11，13 ;21，22 ；23 ;31，32 ;65)，具有至少兩個轉換位置，在這些轉換位置中，入射的激光束(2 ;61，62)選擇性地或者至少輸入到該多包層光纖(I)的內光纖芯(4)中或者至少輸入到該多包層光纖(I)的所述至少一個外環形芯(6)中，或者選擇性地使一第一激光束￠1)至少輸入到該多包層光纖(I)的內光纖芯(4)中而一不同的第二激光束(62)至少輸入到該多包層光纖(I)的至少一個外環形芯(6)中。6.根據權利要求5所述的機構，其特征在于，所述可轉換裝置具有一可調節的偏轉光具(11，21，31，32)，該偏轉光具...
【專利技術屬性】
技術研發人員：R·胡貝爾，W·安德烈施，M·胡翁克，
申請(專利權)人：通快激光與系統工程有限公司，
類型：
國別省市：
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