DE10109836A1 - Laseranlage für die Bearbeitung eines Werkstücks - Google Patents
Laseranlage für die Bearbeitung eines WerkstücksInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
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- B23K26/702—Auxiliary equipment
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Abstract
Bei einer Laseranlage für die Bearbeitung eines Werkstücks (10) mit einem Laserstrahl (L) ist im Strahlengang (8) des Laserstrahls (L) ein nichtlineares optisches Element (14) angeordnet, das bei Überschreiten einer vorgegebenen Laserleistung eine Rückkopplung des reflektierten Laserstrahls in den Resonator (4) des Lasers (L) zumindest auf ein zulässiges Maß reduziert.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Laseranlage für die Bear
beitung eines Werkstücks.
Bei der Bearbeitung eines Werkstücks mit Laserstrahlen kann es
vorkommen, dass ein Teil der Laserleistung reflektiert wird
und die umgekehrte Richtung wie der einfallende Laserstrahl
besitzt. In einem solchen Fall findet eine Leistungsrückkopp
lung in den Resonator des aktiven Mediums statt. Abhängig von
der Art der Rückkopplung und vom Aufbau des Lasersystems, kann
es durch verschiedene Prozesse dazu kommen, dass der Laser
Pulse abstrahlt, die in ihrer Spitzenleistung deutlich größer
als die ursprüngliche Laserleistung sind.
Die so erzeugten Leistungsspitzen können zur Zerstörung von
optischen Komponenten, die sich im Strahlengang befinden, füh
ren oder die Qualität der Materialbearbeitung negativ beein
flussen.
Werden zur Materialbearbeitung polarisierte Laserstrahlen ver
wendet, ist es zur Vermeidung einer unerwünschten Rückkopplung
bekannt, polarisationsselektive optische Elemente einzusetzen.
In einer Vielzahl von Anwendungsfällen kommt aber unpolari
sierte Laserstrahlung zum Einsatz, so dass polarisationsselek
tive optische Elemente zur Vermeidung einer Rückkopplung nicht
geeignet sind.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Laseranlage
anzugeben, bei der die vorstehend genannten Probleme auch bei
Verwendung von unpolarisiertem Laserlicht vermieden sind.
Die genannte Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patent
anspruches. Durch die Verwendung eines nichtlinearen optischen
Elementes im Strahlengang des Laserstrahls wird die Rückkopp
lung vom Werkstück zum Laser entweder vollständig unterbrochen
oder zumindest unter ein kritisches Maß abgesenkt, so dass die
Entstehung von durch Rückkopplung verursachten unerwünschten
Leistungsspitzen vermieden ist.
Grundgedanke der Erfindung ist es, zur Entkopplung zwischen
Werkstück und Laser ein nichtlineares optisches Element einzu
setzen, das einerseits eine hohe Transmission für Laserleis
tungen im Bereich der normalen Laserleistung und das anderer
seits hohe Verluste für Laserleistungen oberhalb der normalen
Laserleistung aufweist.
Mit anderen Worten: Die Rückkopplung wird dadurch auf ein zu
lässiges Maß reduziert, dass die auf das Werkstück auftreffen
de Laserleistung durch Verluste innerhalb des nichtlinearen
optischen Elementes verringert wird, sobald diese einen kriti
schen Wert überschreitet.
Die Verluste können z. B. dadurch entstehen, dass Leistung ab
sorbiert wird. Alternativ hierzu ist es auch möglich, ein
nichtlineares optisches Element zu verwenden, das die Wellen
länge des Laserlichts derart ändert, dass sie außerhalb der
Verstärkungsbandbreite des aktiven Mediums fällt. Eine weitere
Möglichkeit besteht in der Verwendung eines nichtlinearen op
tischen Elementes, das bei Überschreiten einer vorgegebenen
Laserleistung eine geometrische Strahlablenkung erzeugt.
Nichtlineare optische Effekte die das beschriebene Verhalten
zeigen sind z. B. die Frequenzkonversion in Gasen oder Festkör
pern, stimulierte Brillouinstreuung, Rayleighstreuung, laser
induzierte Plasmaerzeugung oder optische Selbstfokussierung
bzw. Defokussierung.
Ein Beispiel für ein solches nichtlineares optisches Element
ist eine Gaszelle, in der durch Absorption von Laserleistung
ein Plasma erzeugt wird. Hierzu wird im Strahlengang ein Zwi
schenfokus erzeugt, der innerhalb der Gaszelle liegt, so dass
dort hohe Intensitäten entstehen. Abhängig von Gasart und
Druck kommt es bei Überschreiten einer kritischen Intensität
zu einer laserinduzierten Plasmaerzeugung in dem Gas. Das
Plasma führt zu starker Absorption und Strahlablenkung, so
dass ein weiteres Ansteigen der Leistung verhindert wird. Bei
Leistungsabnahme erlischt das Plasma automatisch wieder und
eine Fortsetzung des normalen Laserbetriebs ist möglich.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Ausfüh
rungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Laseranlage gemäß der Erfindung in einer schemati
schen Prinzipdarstellung,
Fig. 2 ein zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Laseranlage
geeignetes nichtlineares optisches Bauelement.
Gemäß Fig. 1 enthält eine Laseranlage eine Laserquelle 2 mit
einem in einem Resonator 4 angeordneten aktiven Medium 6. Im
Strahlengang 8 des aus dem Resonator 4 austretenden Laser
strahls L befindet sich zwischen einem Werkstück 10 und dem
Resonator 4 neben einer strahlformenden Optik 12 ein nichtli
neares optisches Element 14. Außerdem kann sich im Strahlen
gang 8 eine in der Figur nicht dargestellte Glasfaser befin
den.
Gemäß Fig. 2 ist als nicht lineares optisches Element 14 eine
mit Gas G gefüllte Zelle 15 vorgesehen, an deren Eintritts
fenster 16 eine Fokussierlinse 18 und an deren Austrittsfens
ter 20 eine Kollimierlinse 22 angeordnet ist. Innerhalb der
Gaszelle wird sowohl der aus dem Resonator austretende Laser
strahl L sowie der vom Werkstück zurückreflektierte Laser
strahl in einem Zwischenfokus F gebündelt, so dass bei Über
schreiten einer kritischen Intensität ein Plasma erzeugt wird.
Claims (1)
- Laseranlage für die Bearbeitung eines Werkstücks (10) mit ei nem Laserstrahl (L), bei der im Strahlengang (8) des Laser strahls (L) ein nichtlineares optisches Element (14) angeord net ist, das bei Überschreiten einer vorgegebenen Laserleis tung eine Rückkopplung des reflektierten Laserstrahls in den Resonator (4) des Lasers (2) zumindest auf ein zulässiges Maß reduziert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10109836A DE10109836A1 (de) | 2000-03-10 | 2001-03-01 | Laseranlage für die Bearbeitung eines Werkstücks |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10011675 | 2000-03-10 | ||
DE10109836A DE10109836A1 (de) | 2000-03-10 | 2001-03-01 | Laseranlage für die Bearbeitung eines Werkstücks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10109836A1 true DE10109836A1 (de) | 2001-10-11 |
Family
ID=7634211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10109836A Withdrawn DE10109836A1 (de) | 2000-03-10 | 2001-03-01 | Laseranlage für die Bearbeitung eines Werkstücks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10109836A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004029672B4 (de) * | 2004-06-11 | 2007-04-12 | Novapax Kunststofftechnik Steiner Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken |
-
2001
- 2001-03-01 DE DE10109836A patent/DE10109836A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004029672B4 (de) * | 2004-06-11 | 2007-04-12 | Novapax Kunststofftechnik Steiner Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken |
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