DE19832546A1 - Laser-Strahlhomogenisierer - Google Patents

Laser-Strahlhomogenisierer

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DE19832546A1
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Jochen Schaal-Reichert
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Abstract

Vorrichtung zur Durchführung gleichmäßigen Materialabtrages an Oberflächen mit Laserlicht im Infrarot-Bereich. DOLLAR A Bei der Oberflächenbearbeitung mit Hilfe von Laserlicht führt die Inhomogenität (Hot Spots) des Laserstrahls zu unerwünschten Nebeneffekten. DOLLAR A Durch Einbringung eines Diffusors in den Übertragungsweg des Laserlichtes wird die Energieverteilung in der Bearbeitungsebene des auftreffenden Laser-Strahlbündels homogenisiert. DOLLAR A Eine besonders kostengünstige Ausführung für Infrarot-Laser besteht in der Verwendung eines für diesen Wellenbereich transparenten Glases, das z. B. durch Ätzung mit geeigneter Körnung aufgerauht ist.

Description

Bei der Oberflächenbearbeitung und Oberflächenreinigung mit Hilfe von Laserlicht führt die Inhomogenität des Laserstrahls häufig zu unerwünschten Nebeneffekten.
Die ungleichmäßige Energieverteilung innerhalb des auf der Oberfläche auftreffenden Laserstrahls bewirkt einen ungleichmäßigen Materialabtrag der bis zu sogenannten "Hot Spots" mit einhergehender Zerstörung der Oberfläche reichen kann. Für die Bearbeitung empfindlicher Oberflächen hat diese Inhomogenität eine aufwendige Handhabung zur Folge oder der Einsatz des Lasers verbietet sich ganz.
Als Beispiel läßt sich die Anwendung gepulster infraroter Laserstrahlung zur Reinigung hochwertiger historischer Kunst­ gegenstände nennen. Schutzüberzüge von Vergoldungen, z. B. auf Skulpturen, werden innerhalb des Bearbeitungspunktes zum Teil durchschlagen und damit zerstört, während in anderen Bereichen desselben Bearbeitungspunktes keine Wirkung erzielt wird.
Erfindungsgemäße Lösung
Grundgedanke zur Überwindung dieser Einschränkung ist die Einbringung eines Diffusors in den Übertragungsweg des Laserlichtes, der die Energieverteilung in der Bearbeitungsebene des auftreffenden Laser-Strahlbündels homogenisiert.
Eine besonders kostengünstige Ausführung für Infrarot-Laser besteht in der Verwendung eines für diesen Wellenbereich transparenten Glases, das zumindest einseitig, z. B. durch Ätzung, mit geeigneter Körnung aufgerauht ist.
Ohne den gewünschten Materialabtrag im Arbeitsbereich wesentlich zu beeinträchtigen, wird auf diese Weise das unerwünschte Durchschlagen von Schichten in Teilbereichen des auftreffenden Laserstrahlbündels vermieden.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Einschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben.
Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem durch eine Laserquelle Strahlung auf ein zu bearbeitendes Objekt gerichtet wird.
Nach Austritt aus der Laserquelle 1 wird das Laserlicht über den Strahlengang 2 auf eine Ausgangsoptik 3 gerichtet. Zwischen Ausgangsoptik 3 und der zu bearbeitetenden Objektoberfläche 5 ist eine z. B. durch Ätzung aufgerauhte Glasscheibe 4 mit homogenisierende Wirkung an der Objektoberfläche 5 angeordnet.
Bezugszeichenliste
1
Laserquelle
2
Strahlengang
3
Ausgangsoptik
4
aufgerauhte Glasscheibe
5
Objektoberfläche

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Durchführung gleichmäßigen Materialabtrages an Oberflächen vorzugsweise mit Laserlicht im Infrarot-Bereich, gekennzeichnet durch ein in den Strahlengang vor das zu bearbeitende Objekt eingebrachtes, zur Homogenisierung des Strahles dienendes laserlicht-durchlässiges aufgerauhtes Material.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das laserlichtdurchlässige Material mindestens auf der Strahleintrittseite oder Strahlaustrittsseite aufgerauht ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das laserlicht-durchlässige in den Strahlengang eingebrachte Element durch seine gesamte Struktur oder nur durch teilweise aufgerauhte Bereiche eine Homogenisierung am Abtragsort bewirkt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das laserdurchlässige Material aus Glas oder glasverwandten Materialien wie Plexiglas oder Kunststoff besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Aufrauhung durch Ätzen, Sand- oder Glasperlstrahlen erzielt worden ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das Material als planparallele Schicht ausgeführt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Material als Linse mit fokussierender oder defokussierender Wirkung ausgeführt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, daß das aufgerauhte Material im freien Strahlengang vor dem zu bearbeitenden Gegenstand angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Infrarot-Laser zur Erreichung eines gleichmäßigen Materialabtrages durch aufgerauhte Elemente im Strahlengang ergänzt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nd : YAG-Laser oder ein im Infrarot abstrahlender Dioden-Laser durch aufgerauhte Elemente im Strahlengang ergänzt werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10339636A1 (de) * 2003-08-28 2005-03-24 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co.Kg Verfahren und Vorrichtung zum simultanen Laserschweißen
DE102011102166A1 (de) * 2011-05-20 2012-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zu Homogenisierung des Laserstrahlprofils bei Prozessen unter Einsatz eines flüssigkeitsstrahlgeführten Lasers und entsprechende Vorrichtung

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DE10339636A1 (de) * 2003-08-28 2005-03-24 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co.Kg Verfahren und Vorrichtung zum simultanen Laserschweißen
DE10339636B4 (de) * 2003-08-28 2013-02-07 Limo Patentverwaltung Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum simultanen Laserschweißen
DE102011102166A1 (de) * 2011-05-20 2012-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zu Homogenisierung des Laserstrahlprofils bei Prozessen unter Einsatz eines flüssigkeitsstrahlgeführten Lasers und entsprechende Vorrichtung

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