WO2012150149A2 - Laserbearbeitungssystem mit einem in seiner brillanz einstellbaren bearbeitungslaserstrahl - Google Patents

Laserbearbeitungssystem mit einem in seiner brillanz einstellbaren bearbeitungslaserstrahl Download PDF

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    • H01S3/2383—Parallel arrangements

Definitions

  • the invention relates to a laser processing system in which the brilliance of the processing laser beam can be adjusted.
  • High-power laser systems that require only one laser and allow rapid ( ⁇ 00 ms) switching between two or even three different types of radiation are not yet possible due to the lack of optical components in the high-power range (> 2kW), such as beam switches.
  • the beam qualities of the laser sources can also be subdivided into three areas, which in general are subject to different physical limits:
  • Multimode range (M 2 > 6 or SPP> 2 mm-mrad).
  • the most obvious two-brillant laser processing system 10 shown in FIG. 1 comprises two different laser sources, namely a first laser source 11 with high-power multimode radiation (HP-MM) and a second laser source 12 with high-power singlemode radiation (HP-SM ). These two radiations with their different brilliances are fed to a laser processing head 13 via transport fibers 14 and optionally used as a processing laser beam 15.
  • the laser processing system 10 in addition to the disadvantage of high operating and acquisition costs, also has the disadvantage of limited lengths of transport fibers in the high power range for singlemode radiation ( ⁇ 10 m) and also for the Fewmode radiation ( ⁇ 100 m). These arise due to nonlinear effects in the transport fiber, which occur more frequently at high powers.
  • FIG. 2 an alternative two-brilliance laser processing system 20 is shown having only one laser source 21 with high power multi-mode radiation (HP-MM).
  • Two separate conventional transport fibers 22 are connected to two laser outlets of the laser source 21, so that the power is selectively supplied to the laser processing head 23 via one of the two transport fibers 22.
  • the laser processing head 23 itself one of the two transport fibers 22 is simply carried out and thus represents a fiber output with the brilliance of the laser source 21.
  • the other transport fiber 22 is instead attached to an Ytterbium fiber oscillator 24, which decisively improves the beam quality of the laser source and thus provides a fiber output with high or highly brilliant radiation.
  • a mechanical switching between the two transport fibers 22 is not infinitely and only relatively slowly (typically 100 ms) possible.
  • the processing laser beam emerging from the laser processing head 23 is designated by 25.
  • the beam splitter 32 located in front of the laser processing head 33 is supplied with the high-power multimode radiation (HP-MM) of the laser source 31 using a conventional transport fiber 34.
  • the beam splitter 32 can selectively switch this radiation between two identical fibers 35 without beam quality change ( ⁇ 10 ms).
  • the one fiber 35 is easily performed in the laser processing head 33 and thus provides a fiber output with the brilliance of the laser source 21.
  • the other fiber 35 is attached to an Ytterbium fiber oscillator 36, which significantly improves the beam quality of the laser source and thus with a fiber output high or highly brilliant radiation provides.
  • the processing laser beam emerging from the laser processing head 33 is designated by 37.
  • optical beam switches for multimode radiation. These beam switches are free-steel solutions, which however can not be used for singlemode radiation. The switching times are at these beam switches between 50 - 100 ms, and the performance is highly dependent on the quality of the brilliance preservation between input and output fiber.
  • fiber-to-fiber coupling can be coupled to a fiber having a larger beam parameter acceptance, so that medium-brilliance radiation is generated by mode excitation.
  • FIG. 4 shows a two-brilliance laser processing system 40 having a laser source 41 with high-power singlemode radiation (HP-SM) and a fiber-integrated optical beam splitter 42.
  • the singlemode radiation is realized by the singlemode transport fiber 43 in the laser processing head 44 on fibers 45 with different sized beam parameter acceptance.
  • each of the three above-mentioned types of radiation can be generated from the laser source 41.
  • Disadvantages, however, are both the very short singlemode transport fiber ( ⁇ 10 m) and the extremely high power density in the beam splitter 42.
  • the processing laser beam emerging from the laser processing head 44 is designated by 46.
  • FIG. 5 another commercial two-brilliance laser processing system 50 is shown having a laser source 51 with high power multi-mode radiation (HP-MM) and a multi-clad transport fiber 52.
  • the radiation of the laser source 51 is selectively coupled into the inner fiber core 52a or outer fiber core 52b annularly surrounding the inner fiber core 52a to obtain different brilliance radiation in the laser processing head 53.
  • the processing laser beam emerging from the laser processing head 53 is designated 54.
  • the laser radiation is coupled into the typically 100 ⁇ large inner fiber core 52a of the multi-clad transport fiber 52.
  • a suitable wedge is additionally introduced into the free jet of the laser beam.
  • the fast and easy switching between different types of radiation of a high-power laser, as required, for example, in laser material processing is made possible by means of a weak optical control signal laser beam.
  • This provides a very flexible adaptation to rapidly changing machining processes, such as Laser cutting with the required high brilliance and laser welding with the required medium brilliance.
  • the high or highest brilliance is thereby generated in dependence on the power of the control signal laser radiation and the pump laser radiation by means of nonlinear amplification due to stimulated Raman scattering (SRS) in an SRS amplifier fiber, i. the increase in the power of the Steuersignallaserstrahis results in an increase in the power component of high or highest brilliance.
  • SRS stimulated Raman scattering
  • the laser processing system according to the invention with optically controlled beam quality enables the flexible, rapidly changing execution of multiple processing processes with different requirements on the beam quality with a single high-power beam source and also benefits from the advantages of SRS amplification.
  • SRS amplification By using only passive fibers, many technological problems of today are bypassed. To call here is the appearance of the
  • Photodarkings in actively doped fibers which can limit the lifetime of fiber lasers, and the dependence of the pump wavelength on the selected active materials.
  • the laser processing system according to the invention can be realized with only a few to even no joints, so that very high powers (10kW range) are possible.
  • the switching process is not limited to the switching speed of the mechanical beam switches, but optically takes place quasi-instantaneously with the control signal laser beam.
  • the invention also relates to a method for adjusting the brilliance of a processing laser beam of a laser processing system having the features of claim 12.
  • FIGS. 7a, 7b schematically show the fiber cross section (FIG. 7a) of an SRS
  • FIGS. 9a-9c schematically show the fiber cross-section (FIG. 9a) of a brilliance
  • Insulation fiber with associated refractive index behavior Insulation fiber with associated refractive index behavior, the refractive index profile (Figure 9b) in a transfer fiber section and the fiber cross-section ( Figure 9c) of the SRS amplifier fiber with associated refractive index profile;
  • FIG. 10 shows a second laser processing system according to the invention
  • FIG. 11 shows a third laser processing system according to the invention.
  • the laser processing system 60 shown in FIG. 6 comprises a high-power laser 61 for generating a multimode high-power pump laser beam HP-MM, a control signal laser 62 for generating a singlemode or fewmode control signal laser beam SS and an optical fiber leading from the two lasers 61, 62 to a laser processing head 63 64.
  • the control signal laser beam SS can be considered as a separate laser system or as an extension of the high-power laser 61.
  • an oscillator-amplifier combination are used, in which an isolator optically separates the signal generator (oscillator) from the rest of the high-performance system.
  • the optical fiber 64 comprises an SRS amplifier fiber 65 of, for example, quartz glass, which may be arranged in the laser processing head 63, and one of the two lasers 61, 62 to the SRS amplifier fiber 65 leading multi-clad transport fiber 66 from eg quartz glass.
  • the transport fiber 66 has an inner fiber core 66a and an outer fiber core 66b annularly surrounding the inner fiber core 66a.
  • the SRS amplifier fiber 65 has an inner fiber core 65a and an outer fiber core 65b annularly surrounding the inner fiber core 65a.
  • the inner one The fiber core 65a of the SRS amplifier fiber 65 has a higher brilliance on the output side than the outer fiber core 65b of the SRS amplifier fiber 65.
  • wavelength-selective structures 67 may additionally be provided in the outer fiber core 65b of the SRS amplifier fiber 65.
  • the control signal laser beam SS is coupled into the inner fiber core 66a of the transport fiber 66 and guided with low loss into the inner fiber core 65a of the adjoining SRS amplifier fiber 65.
  • the pump laser beam HP-MM is coupled into the outer fiber core 66b of the transport fiber 66 and coupled in a low-loss manner into the outer fiber core 65b of the adjoining SRS amplifier fiber 65.
  • the SRS amplifier fiber 65 there is an interaction of the two laser beams HP-MM and SS via stimulated Raman scattering.
  • the amplification process used here is the stimulated Raman scattering (SRS) occurring in optically transparent media.
  • SRS stimulated Raman scattering
  • the SRS behaves in a similar way to a laser process, although the excitation of the active medium does not occur through the absorption of pump light (as in optical media with laser-active doping), but through the scattering of the pump light on molecules; this excitation is radiantly degraded again within very short times ("1 ps).
  • the coupled-in power of the control signal laser beam SS the radiation component converted by the outer fiber core 65b due to the SRS amplification in the inner fiber core 65a and thus the brilliance of the processing laser beam 68 emerging from the SRS amplifier fiber 65 can be adjusted.
  • FIG. 8 shows the power beam profiles (near fields) of three processing laser beams 68 produced with the laser processing system 60 with different steel grades, wherein the power P of the processing laser beam is plotted against its beam diameter.
  • the multi-mode pump laser beam HP-MM is completely converted into the singlemode or Fewmode radiation of the inner fiber core 65a, which at the fiber output to a highly or highly brilliant Gaussian 201
  • a defined average power of the control signal laser beam SS by coaxial superimposition of the two types of radiation a combination of the highly brilliant or highly brilliant Gaussian radiation and the multimode flat-top can be generated (FIG. 8, right power beam profile). This offers the possibility of quasi-instantaneously changing the ratio of the two types of radiation by rapid power modulation of the control signal laser beam SS-into the MHz range-and thus achieving very rapid modulation of the power beam profiles or of the near field.
  • the brilliance of the high power laser (pump laser source) 61 should be sufficiently high.
  • a high brilliance of the pump laser beam HP-MM results in a larger mode overlap with the control signal laser beam SS. Since the SRS gain coefficient in quartz glass is only about 1 -10 "13 m / W at 1080 nm, due to this weak SRS gain, a high brilliance of the pump radiation of at least about 4 mm-mrad for efficient operation with reasonable fiber lengths of a maximum of about 100 m necessary.
  • the central wavelength of the control signal laser beam SS should preferably lie on the first Stokes-shifted line with respect to the center wavelength of the HP-MM pump laser beam.
  • the Stokes shift depends on the fiber material and is e.g. at quartz 13.2 THz.
  • the center wavelength of the pump laser beam itself is arbitrary, since the SRS gain coefficient is only weakly wavelength dependent.
  • the spectral width of the pump laser beam HP-MM and the control signal laser beam SS should preferably each be less than 10 nm.
  • the SRS amplifier fiber 65 should preferably have wavelength-selective properties.
  • the cascaded SRS effect in the outer fiber core 65b is interrupted after the first Stokes line, the SRS amplifier fiber 65 should have large losses corresponding to the second Stokes line.
  • This property can be solved with a variety of existing technologies (Long Period Grating, Bragg Fiber, Distributed Spectral Filtering (DSF) PCF, etc.), eg with the wavelength selective structures 67 shown in FIG. 7b.
  • the wavelength-selective function of the SRS amplifier fiber can be optimized so that several Stokes lines (instead of only the first Stokes line) can be excited. For example, only the 5th Stokes order can get high losses, so that the 1 st to 4 th Stokes lines oscillate (cascaded Raman effect).
  • the laser light with high or highest brilliance would be converted to the 4th Stokes line.
  • the quantum loss also increases with increasing Stokes order.
  • Radiation types have a uniformly depolarized state. This can be realized both with special properties of the two lasers 61, 62 and with the use of polarization-destroying transport fibers 66. For a particular state of polarization to be amplified efficiently, both types of radiation should have the same state of polarization on the one hand and on the other hand both the SRS amplifier fiber 65 and the transport fiber 66 should be able to obtain the same polarization of the two types of radiation.
  • the Stokes efficiency of the SRS gain at 1 ⁇ pump wavelength is about 95%; a conversion efficiency of approximately 86% can be achieved with realistic assumptions about the passive losses of the SRS amplifier fiber 65.
  • the transport of the two types of radiation to the SRS amplifier fiber 65 is realized with low loss in the transport fiber 66, in which the SRS gain is suppressed. This is possible, for example, with a so-called "brilliance isolation fiber 66 '(FIG.
  • a transition from the transport fiber 66 to the SRS amplifier fiber 65 occurs, for example, by means of an intermediate transfer fiber section ("taper") 69 ( Figure 6).) As shown in Figure 9b, the transfer taper occurs 69 a gradual transition from the refractive index profile ⁇ of the transport fiber 66 to the refractive index profile n of the S RS amplifier fiber 65 shown in FIG. 9c.
  • the transfer taper 69 reduces the thickness of the insulation jacket 66c to such an extent that the different transverse modes of the two,
  • This transfer taper 69 can be realized by collapsing the air holes of the insulation jacket 66c at one end of the brilliance isolation fiber 66 ' Brilliance isolation fiber is then added to the SRS amplifier fiber 65.
  • the transport fiber 66 and the SRS amplifier fiber 65 can also be realized by a single brilliance isolation fiber 66 'which already has the wavelength selective characteristics of the SRS amplifier fiber.
  • the laser processing system 60 shown in FIG. 10 differs from the laser processing system of FIG. 6 in that the diameter of the outer fiber core 66b of the transport fiber 66 tapers in the beam direction to the diameter of the outer fiber core 65b of the amplifier fiber 65. Taking into account the effective mode overlap of the two types of radiation, this transport fiber 66 may favor the amplification of the control signal only towards the end. The efficient SRS amplification thus takes place in the amplifier fiber 65.
  • the taper of the transport fiber 66 relates only to the outer fiber core 66b, while the diameter of the inner fiber core 66a remains constant over the entire length of the transport fiber 66.
  • This transport fiber 66 which is tapered in the outer fiber core 66b, thus assumes the role of the brilliance isolation fiber 66 ', the transfer tapers 69 and also, to a lesser extent, the task of SRS amplification.
  • the realization of a transport fiber 66 tapered in the outer fiber core 66b is associated with the production of special preforms and actively rifled fiber drawing.
  • the special conical preforms can be produced, for example, by tapering a preform, which is subsequently added to an inner fiber core by the so-called stack-and-draw process. Preform be conically shaped with suitable etching and then be provided in the drawing process with a low-index cladding.
  • the particular amplifier fiber 66, 65 performs the role of the brilliance isolation fiber 66 ', the transfer taper 69 and, at the same time, the efficient SRS gain. From a suitable preform so that the entire fiber system 66, 65 are pulled to a piece in which a diameter taper of the outer fiber core 65b, 66b takes place. On the total length of the fiber a wavelength-selective property is needed.
  • the first fiber section 66 first, the transport of the types of radiation through a relatively small effective mode overlap preferred. The fiber section 66 can make the gain of the control signal only towards the end more effective.
  • the fiber section 65 in which the efficient SRS amplification largely takes place, is advantageously wound up in a cooled manner.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Laserbearbeitungssystem (60) umfasst einen Hochleistungslaser (61) zur Erzeugung eines Hochleistungspumplaserstrahls (HP-MM), einen Steuersignallaser (62) zur Erzeugung eines Steuersignallaser-Strahls (SS) und mindestens eine von den beiden Lasern (61, 62) zu einem Laserbearbeitungskopf (63) führende Lichtleitfaser (64), die eine SRS- Verstärkerfaser (65) mit einem inneren Faserkern (65a) höherer Brillanz und mit einem den inneren Faserkern (65a) umgebenden äußeren Faserkern (65b) geringerer Brillanz aufweist, wobei der Steuersignallaserstrahl (SS) in den inneren Faserkern (65a) und der Pumplaserstrahl (HP-MM) in den äußeren Faserkern (65b) eingekoppelt werden und wobei zum Einstellen der Brillanz des aus der SRS-Verstärkerfaser (65) austretenden Bearbeitungslaserstrahls (68) der vom äußeren Faserkern (65b) aufgrund der SRS-Verstärkung in den inneren Faserkern (65a) konvertierte Strahlungsanteil über die eingekoppelte Leistung des Steuersignallaserstrahls (SS) eingestellt wird.

Description

Laserbearbeitungssystem mit einem in seiner Brillanz
einstellbaren Bearbeitungslaserstrahl
Die Erfindung betrifft ein Laserbearbeitungssystem, bei dem die Brillanz Bearbeitungslaserstrahls eingestellt werden kann. Bislang werden unterschiedliche Bearbeitungsprozesse häufig mit separaten Laserbearbeitungssystemen abgedeckt, wobei für Anwendungen wie z.B. das Schweißen vorzugsweise Strahlung mittlerer Brillanz (typisches Strahlparameterprodukt (SSP) > 8 mm-mrad), und für Anwendungen wie z.B. das Schneiden vorzugsweise Strahlung hoher Brillanz (typisches SSP < 4 mm-mrad) oder, wie etwa beim Remote Cutting, sogar höchste Brillanz (SSP = 0,4 mm-mrad) verwendet wird. Hochleistungslasersysteme, die nur einen Laser benötigen und eine schnelle (< 00 ms) Umschaltung zwischen zwei oder sogar drei verschiedenen Strahlungsarten erlauben, sind bislang auf- grund von noch nicht vorhandenen optischen Komponenten im Hochleistungsbereich (>2kW), wie z.B. Strahlweichen, nicht möglich. Neben den Strahlungsarten für die Materialbearbeitung können auch die Strahlqualitäten der Laserquellen in drei Bereiche unterteilt werden, die i.A. verschiedenen physikalischen Grenzen unterliegen:
· Singlemode Bereich (Beugungsmaßzahl M2 < 1 ,5 bzw. SPP ca. 0,4 mm-mrad)
• Fewmode Bereich (1 ,5 < M2 < 6 bzw. 0,4 < SPP < 2 mm-mrad)
• Multimode Bereich (M2 > 6 bzw. SPP > 2 mm-mrad).
Das in gezeigte Fig. 1 naheliegendste Zwei-Brillanz-Laserbearbeitungssystem 10 weist zwei verschiedene Laserquellen auf, nämlich eine erste Laserquelle 11 mit Hochleistung-Multimode-Strahlung (HP-MM) und eine zweite Laserquelle 12 mit Hochleistung-Singlemode-Strahlung (HP-SM). Diese beiden Strahlungen mit ihren unterschiedlichen Brillanzen werden einem Laserbearbeitungskopf 13 über Transportfasern 14 zugeführt und wahlweise als Bear- beitungsiaserstrahl 15 genutzt. Das Laserbearbeitungssystem 10 hat neben dem Nachteil der hohen Betriebs- und Anschaffungskosten auch den Nachteil der beschränkten Längen von Transportfasern im Hochleistungsbereich für die Singlemode-Strahlung (<10m) und auch für die Fewmode-Strahlung (<100m). Diese entstehen aufgrund von nichtlinearen Effekten in der Trans- portfaser, die bei hohen Leistungen verstärkt auftreten. Multimode-Strahlung im Hochleitungsbereich kann stattdessen über die in der Industrie erforderlichen Transportstrecken von 100m annähernd verlustfrei transportiert werden. In Fig. 2 ist ein alternatives Zwei-Brillanz-Laserbearbeitungssystem 20 gezeigt, das nur eine Laserquelle 21 mit Hochleistung-Multimode-Strahlung (HP- MM) aufweist. Zwei separate herkömmliche Transportfasern 22 sind an zwei Laserabgänge der Laserquelle 21 angeschlossen, so dass die Leistung wahl- weise über eine der beiden Transportfasern 22 an den Laserbearbeitungskopf 23 herangeführt wird. Im Laserbearbeitungskopf 23 selbst wird eine der beiden Transportfasern 22 einfach durchgeführt und stellt damit einen Faserausgang mit der Brillanz der Laserquelle 21 dar. Die andere Transportfaser 22 ist stattdessen an einen Ytterbium-Faser-Oszillator 24 angebracht, der die Strahlqualität der Laserquelle entscheidend verbessert und damit einen Faserausgang mit hoch bzw. höchst brillanter Strahlung zur Verfügung stellt. Eine mechanische Umschaltung zwischen den beiden Transportfasern 22 ist allerdings nicht stufenlos und auch nur relativ langsam (typischerweise 100 ms) möglich. Der aus dem Laserbearbeitungskopf 23 austretende Bearbei- tungsiaserstrahl ist mit 25 bezeichnet.
Ähnlich funktioniert das in Fig. 3 gezeigte Zwei-Brillanz-Laserbearbeitungssystem 30, das eine Laserquelle 31 mit Hochleistung-Multimode-Strahlung (HP-MM) und eine faserintegrierte optische Strahlweiche 32 aufweist. Der vor dem Laserbearbeitungskopf 33 befindlichen Strahlweiche 32 wird mit einer herkömmlichen Transportfaser 34 die Hochleistung-Multimode-Strahlung (HP- MM) der Laserquelle 31 zugeführt. Die Strahlweiche 32 kann diese Strahlung wahlweise zwischen beiden baugleichen Fasern 35 ohne Strahlqualitätsänderung schalten (<10ms). Die eine Faser 35 wird im Laserbearbeitungskopf 33 einfach durchgeführt und stellt damit einen Faserausgang mit der Brillanz der Laserquelle 21 dar. Die andere Faser 35 ist an einen Ytterbium-Faser- Oszillator 36 angebracht, der die Strahlqualität der Laserquelle entscheidend verbessert und damit einen Faserausgang mit hoch bzw. höchst brillanter Strahlung zur Verfügung stellt. Der aus dem Laserbearbeitungskopf 33 aus- tretende Bearbeitungslaserstrahl ist mit 37 bezeichnet.
Käuflich erwerbbar sind optische Strahlweichen für Multimode-Strahlung. Diese Strahlweichen sind Freistahllösungen, die jedoch nicht für Singlemode- Strahlung einsetzbar sind. Die Schaltzeiten liegen bei diesen Strahlweichen zwischen 50 - 100 ms, und die Leistungstauglichkeit ist stark von der Qualität der Brillanzerhaltung zwischen Eingangs- und Ausgangsfaser abhängig. Ausgehend von Strahlung hoher Brillanz kann durch eine Faser-Faser-Kopplung an eine Faser mit einer größeren Strahlparameter-Akzeptanz gekoppelt wer- den, so dass Strahlung mittlerer Brillanz durch Modenanregung erzeugt wird.
Fig. 4 zeigt ein Zwei-Brillanz-Laserbearbeitungssystem 40, das eine Laserquelle 41 mit Hochleistung-Singlemode-Strahlung (HP-SM) und eine faserintegrierte optische Strahlweiche 42 aufweist. Die Singlemode-Strahlung wird von der Singlemode-Transportfaser 43 in dem Laserbearbeitungskopf 44 auf Fasern 45 mit unterschiedlich großer Strahlparameter-Akzeptanz realisiert. Mit diesem Prinzip lässt sich jede der drei oben genannten Strahlungsarten aus der Laserquelle 41 erzeugen. Nachteile sind jedoch sowohl die sehr kurzen Singlemode-Transportfaser (<10m) und die extrem hohen Leistungsdich- ten in der Strahlweiche 42. Der aus dem Laserbearbeitungskopf 44 austretende Bearbeitungslaserstrahl ist mit 46 bezeichnet.
In Fig. 5 ist ein weiteres kommerzielles Zwei-Brillanz-Laserbearbeitungssystem 50 gezeigt, das eine Laserquelie 51 mit Hochleistung-Multimode- Strahlung (HP-MM) und eine Multi-Clad-Transportfaser 52 aufweist. Die Strahlung der Laserquelle 51 wird wahlweise in den inneren Faserkern 52a oder einen äußeren Faserkern 52b, der den inneren Faserkern 52a ringförmig umgibt, eingekoppelt, um im Laserbearbeitungskopf 53 Strahlung mit unterschiedlichen Brillanzen zu erhalten. Der aus dem Laserbearbeitungskopf 53 austretende Bearbeitungslaserstrahl ist mit 54 bezeichnet. Für Schneidanwendungen wird die Laserstrahlung in den typischerweise 100μηι großen inneren Faserkern 52a der Multi-Clad-Transportfaser 52 eingekoppelt. Für Schweißanwendungen wird zusätzlich ein geeigneter Keil in den Freistrahl des Laserstrahls eingeführt. Der daraus resultierende Strahiversatz vor einer Fokussieroptik bewirkt eine Verschiebung des Fokus von dem inneren Faserkern 2a in den mit einem Außendurchmesser von 400μιτι oder 600μηι weit größeren äußeren Faserkern 2b der Multi-Clad-Transportfaser 52. Damit sind durch eine einfache und auch schnelle Schaltung zwei unterschiedliche Brillanzen aus nur einer Transportfaser wählbar. Aufgrund der Freistrahlkopp- S
lung ist dieses Prinzip im Hochleistungsbereich allerdings nur im Multimode Bereich anwendbar.
Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, das schnelle und einfache Umschalten zwischen verschiedenen Strahlungsarten eines Hochleistungslasers zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Laserbearbeitungssystem mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das schnelle und einfache Umschalten zwischen verschiedenen Strahlungsarten eines Hochleistungslasers, wie es beispielsweise in der Lasermaterialbearbeitung benötigt wird, mit Hilfe eines schwachen optischen Steuersignallaserstrahls ermöglicht. Dies eröffnet eine sehr flexible An- passung an schnell wechselnde Bearbeitungsprozesse, wie z.B. Laserschneiden mit der erforderlichen hohen Brillanz und Laserschweißen mit der erforderlichen mittleren Brillanz. Die hohe oder auch höchste Brillanz wird dabei in Abhängigkeit von der Leistung des Steuersignallaserstrahis und des Pumpla- serstrahis mittels nichtlinearer Verstärkung aufgrund stimulierter Raman Streuung (SRS) in einer SRS-Verstärkerfaser erzeugt, d.h. die Erhöhung der Leistung des Steuersignallaserstrahis ergibt eine Erhöhung des Leistungsanteils der hohen oder auch höchsten Brillanz.
Das erfindungsgemäße Laserbearbeitungssystem mit optisch gesteuerter Strahlqualität ermöglicht die flexible, schnell wechselnde Durchführung mehrerer Bearbeitungsprozesse mit unterschiedlichen Anforderungen an die Strahlqualität mit einer einzigen Hochleistungsstrahlquelle und profitiert zudem von den Vorteilen der SRS-Verstärkung. Durch den Einsatz von ausschließlich passiven Fasern werden viele technologische Problemstellungen heutiger Zeit umgangen. Hier zu nennen ist das Auftreten des
Photodarkenings in aktiv dotierten Fasern, das die Lebensdauer von Faserlasern einschränken kann, und die Abhängigkeit der Pumpwellenlänge von den gewählten aktiven Materialien. Das erfindungsgemäße Laserbearbeitungssystem kann mit nur wenigen bis sogar keinen Fügestellen realisiert werden, so dass sehr hohe Leistungen (10kW Bereich) möglich sind. Der Schaltvorgang ist dabei nicht auf die Schaltgeschwindigkeit der mechanischen Strahlweichen beschränkt, sondern erfolgt optisch quasi-instantan mit dem Steuersignallaserstrahl.
Für die Materialbearbeitung eröffnet sich damit eine breite Palette an neuen Freiheitsgraden. Das ist zum einen der Einsatz der Singlemode- bzw.
Fewmode- und Multimode-Strahlung aus ein und derselben Laserquelle und zudem der bislang nicht vorhandene Einsatz des stufenlosen Überlapps der beiden Strahlungsarten. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, das Leistungsverhältnis zwischen den Strahlungsarten sehr schnell zu modulieren. Diese Option kann für eine effiziente Materialbearbeitung noch nicht genauer absehbare Vorteile einbringen. Diese bautechnischen und materialabhängigen Aspekte können zum einen die Produktionskosten für Strahlquellen senken und zu- gleich die Flexibilität der Laserquelle entscheidend erweitern.
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch ein Verfahren zum Einstellen der Brillanz eines Bearbeitungslaserstrahls eines Laserbearbeitungssystems mit den Merkmalen von Anspruch 12.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsfor- men sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
verschiedene bekannte Zwei-Brillanz-Laserbearbeitungssysteme;
ein erstes erfindungsgemäßes Laserbearbeitungssystem mit einer Transportfaser und einer SRS-Verstärkerfaser; Fign. 7a, 7b schematisch den Faserquerschnitt (Fig. 7a) einer SRS-
Verstärkerfaser und den Faserquerschnitt (Fig. 7b) einer wellenlängenselektiven SRS-Verstärkerfaser;
Fig. 8 verschiedene mit dem erfindungsgemäßen Laserbearbei- tungssystem erzeugte Bearbeitungsiaserstrahlen;
Fign. 9a-9c schematisch den Faserquerschnitt (Fig. 9a) einer Brillanz-
Isolations-Faser mit zugehörigem Brechungsindexveriauf, den Brechungsindexverlauf (Fig. 9b) in einem Überführungsfaserabschnitt und den Faserquerschnitt (Fig. 9c) der SRS- Verstärkerfaser mit zugehörigem Brechungsindexverlauf;
Fig. 10 ein zweites erfindungsgemäßes Laserbearbeitungssystem;
und
Fig. 11 ein drittes erfindungsgemäßes Laserbearbeitungssystem.
Das in Fig. 6 gezeigte Laserbearbeitungssystem 60 umfasst einen Hochleistungslaser 61 zur Erzeugung eines Multimode-Hochleistungspumplaserstrahls HP-MM, einen Steuersignallaser 62 zur Erzeugung eines Singlemode- oder Fewmode-Steuersignallaserstrahls SS und eine von den beiden Lasern 61 , 62 zu einem Laserbearbeitungskopf 63 führende Lichtleitfaser 64. Der Steuersignallaserstrahl SS kann dabei als ein separates Lasersystem oder als eine Erweiterung des Hochleistungslasers 61 betrachtet werden. Für den Schutz des Steuersignallaserstrahls kann z.B. eine Oszillator-Verstärker-Kombination eingesetzt werden, bei der ein Isolator den Signalgeber (Oszillator) von dem restlichen Hochleistungssystem optisch trennt.
Die Lichtleitfaser 64 umfasst eine SRS-Verstärkerfaser 65 aus z.B. Quarzglas, die im Laserbearbeitungskopf 63 angeordnet sein kann, sowie eine von den beiden Lasern 61 , 62 zu der SRS-Verstärkerfaser 65 hinführende Multi-Clad- Transportfaser 66 aus z.B. Quarzglas. Die Transportfaser 66 weist einen inneren Faserkern 66a und einen den inneren Faserkern 66a ringförmig umgebenden äußeren Faserkern 66b auf. Wie in Fig. 7a gezeigt, weist die SRS- Verstärkerfaser 65 einen inneren Faserkern 65a und einen den inneren Faserkern 65a ringförmig umgebenden äußeren Faserkern 65b auf. Der innere Faserkern 65a der SRS-Verstärkerfaser 65 weist ausgangsseitig eine höhere Brillanz als der äußere Faserkern 65b der SRS-Verstärkerfaser 65 auf. Wie in Fig. 7b lediglich schematisch angedeutet, können im äußeren Faserkern 65b der SRS-Verstärkerfaser 65 zusätzlich wellenlängenselektive Strukturen 67 vorgesehen sein.
Der Steuersignallaserstrahl SS wird in den inneren Faserkern 66a der Transportfaser 66 eingekoppelt und verlustarm bis in den inneren Faserkern 65a der sich anschließenden SRS-Verstärkerfaser 65 geführt. Der Pumplaser- strahl HP-MM wird in den äußeren Faserkern 66b der Transportfaser 66 eingekoppelt und verlustarm bis in den äußeren Faserkern 65b der sich anschließenden SRS-Verstärkerfaser 65 eingekoppelt. In der SRS-Verstärkerfaser 65 findet eine Wechselwirkung der beiden Laserstrahlen HP-MM und SS über stimulierte Raman Streuung statt.
Der hier genützte Verstärkungsprozess ist die in optisch transparenten Medien auftretende stimulierte Raman Streuung (SRS). Die SRS verhält sich ähnlich wie ein Laserprozess, wobei jedoch die Anregung des aktiven Mediums nicht über die Absorption von Pumplicht (wie in optischen Medien mit laserak- tiver Dotierung), sondern über die Streuung des Pumplichts an Molekülen erfolgt; diese Anregung wird innerhalb sehr kurzen Zeiten (« 1 ps) wieder strahlend abgebaut. Über die eingekoppelte Leistung des Steuersignallaserstrahls SS kann der vom äußeren Faserkern 65b aufgrund der SRS- Verstärkung in den inneren Faserkem 65a konvertierte Strahlungsanteil und damit die Brillanz des aus der SRS-Verstärkerfaser 65 austretenden Bearbeitungslaserstrahls 68 eingestellt werden.
Fig. 8 zeigt die Leistungsstrahlprofile (Nahfelder) von drei mit dem Laserbearbeitungssystem 60 erzeugten Bearbeitungslaserstrahlen 68 mit unterschiedlichen Stahlqualitäten, wobei die Leistung P des Bearbeitungslaserstrahls über seinem Strahldurchmesser aufgetragen ist. Bei voller Leistung des Steuerlasersignals SS wird der Multimode-Pumplaserstrahl HP-MM vollständig in die Singlemode bzw. Fewmode-Strahlung des inneren Faserkerns 65a konvertiert, was am Faserausgang zu einem hoch bzw. höchst brillanten Gauß- 201
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Strahlprofil führt (Fig. 8, linkes Leistungsstrahlprofil). Bei ausgeschaltetem Steuersignallaserstrahl SS kann stattdessen der Multimode-Pumplaserstrahl HP-MM ungehindert die SRS-Verstärkerfaser 65 passieren und erzeugt am Faserausgang ein Multimode-Flattop-Profil (Fig. 8, mittleres Leistungsstrahl- profil). Zusätzlich kann durch eine definierte mittlere Leistung des Steuersignallaserstrahls SS durch koaxiale Überlagerung der beiden Strahlungsarten eine Kombination der hoch bzw. höchst brillanten Gaußstrahlung und des Multimode-Flattops generiert werden (Fig.8, rechtes Leistungsstrahlprofil). Dies bietet die Möglichkeit, durch schnelle Leistungsmoduiation des Steuer- Signallaserstrahls SS - bis in den MHz-Bereich hinein - das Verhältnis der beiden Strahlungsarten quasi-instantan zu ändern und somit eine sehr schnelle Modulation der Leistungsstrahlprofile bzw. des Nahfelds zu erreichen.
Neben der Leistungsskalierung bestimmen auch folgende Parameter eine ef- fiziente SRS-Verstärkung:
• Die Brillanz des Hochleistungslasers (Pump-Laser-Quelle) 61 sollte ausreichend hoch sein. Eine hohe Brillanz des Pumplaserstrahls HP-MM hat einen größeren Modenüberlapp mit dem Steuersignallaserstrahl SS zur Folge. Da der SRS-Verstärkungskoeffizient in Quarzglas lediglich ca. 1 -10"13 m/W bei 1080 nm beträgt, ist aufgrund dieser schwachen SRS-Verstärkung eine hohe Brillanz der Pumpstrahlung von mindestens ca. 4 mm-mrad für einen effizienten Betrieb mit vertretbaren Faserlängen von maximal etwa 100 m notwendig.
• Die Zentralwellenlänge des Steuersignallaserstrahls SS sollte vorzugswei- se auf der ersten Stokes-verschobenen Linie bezüglich der Zentralwellenlänge des Pumplaserstrahls HP-MM liegen. Die Stokesverschiebung ist vom Fasermaterial abhängig und beträgt z.B. bei Quarz 13,2 THz. Die Zentralwellenlänge des Pumplaserstrahls selbst ist frei wählbar, da der SRS-Verstärkungskoeffizient nur schwach wellenlängenabhängig ist.
· Die spektrale Breite des Pumplaserstrahls HP-MM und des Steuersignallaserstrahls SS sollte vorzugsweise jeweils kleiner als 10 nm sein.
• Die SRS-Verstärkerfaser 65 sollte bevorzugt wellenlängenselektive Eigenschaften besitzen. Damit der kaskadierte SRS-Effekt im äußeren Faserkern 65b nach der ersten Stokes-Linie unterbrochen wird, sollte die SRS- Verstärkerfaser 65 entsprechend auf der zweiten Stokes-Linie große Verluste aufweisen. Diese Eigenschaft kann mit einer Vielzahl von bereits existierenden Technologien (Long Period Grätings, Bragg-Fasern, Distributed Spectral Filtering (DSF)-PCF, etc.) gelöst werden, z.B. mit den in Fig. 7b gezeigten wellenlängenselektiven Strukturen 67.
• Die wellenlängenselektive Funktion der SRS-Verstärkerfaser kann so optimiert werden, dass gleich mehrere Stokes-Linien (statt nur der ersten Stokes-Linie) anregen werden können. Z.B. kann erst die 5te Stokes-Ordnung hohe Verluste bekommen, so dass die 1 ste bis 4te Stokes-Linien anschwingen (kaskadierter Raman Effekt). Dieses hätte den Vorteil, dass das Laserlicht mit hoher bzw. höchster Brillanz weiter von der Pumpwellenlänge verschoben wird (in dem Beispiel: 4 mal ~ 50nm) und eventuell (bei geeigneter Pumpwellenlänge) in den augensicheren Bereich (bei 500nm) konvertiert werden kann. Bei maximaler Leistung des Steuerungssignals würde hierbei das Laserlicht mit hoher bzw. höchster Brillanz in die 4te Stokes-Linie konvertiert werden. Bei der Kaskade ist zu beachten, dass der Quantenverlust mit zunehmender Stokes-Ordnung auch zunimmt.
• Bei der Verwendung von nicht polarisationserhaltenden SRS-Verstärker- fasern sollten für eine optimale SRS-Verstärkung vorzugsweise beide
Strahlungsarten einen gleichmäßig depolarisierten Zustand aufweisen. Dies kann sowohl mit speziellen Eigenschaften der beiden Laser 61 , 62 als auch mit dem Einsatz von polarisationszerstörenden Transportfasem 66 realisiert werden. Damit ein bestimmter Polarisationszustand effizient ver- stärkt werden kann, sollten zum einen beide Strahlungsarten denselben Polarisationszustand aufweisen und zum anderen sollte sowohl die SRS- Verstärkerfaser 65 also auch die Transportfaser 66 jene Polarisation der beiden Strahlungsarten auch erhalten können.
Unter optimalen Randbedingungen beträgt der Stokes-Wirkungsgrad der SRS-Verstärkung bei 1 μιη Pumpwellenlänge ca. 95%; eine Konversionseffizienz von ca. 86% ist mit realistischen Annahmen über die passiven Verluste der SRS-Verstärkerfaser 65 realisierbar. Der Transport der beiden Strahlungsarten zur SRS-Verstärkerfaser 65 wird verlustarm in der Transportfaser 66 realisiert, in der die SRS-Verstärkung unterbunden wird. Dies ist z.B. mit einer so genannten Brillanz-Isolations-Faser 66' (Fig. 9a) möglich, bei der der innere Faserkern 66a und der äußere Fa- serkern 66b durch einen Isolations- oder Zwischenmantel 66c aus Luftkapillaren bzw. niedrig dotiertem Glas voneinander getrennt sind, wodurch die Mode bzw. Moden des Steuersignallaserstrahls SS und die Moden des Hochleistungslaserstrahls HP-MM räumlich getrennt voneinander transportiert werden. Nach dem Transport der beiden Strahlungsarten erfolgt ein Übergang von der Transportfaser 66 auf die SRS-Verstärkerfaser 65 z.B. mittels eines dazwischen angeordneten Überführungsfaserabschnitts („Taper") 69 (Fig.6). Wie in Fig. 9b gezeigt, erfolgt in dem Überführungs-Taper 69 ein allmählicher Übergang von dem Brechungsindexverlauf ητ der Transportfaser 66 auf den in Fig. 9c gezeigten Brechungsindexverlauf n der S RS-Verstärkerf aser 65. Der Überführungs-Taper 69 reduziert die Dicke des Isolationsmantels 66c so weit, dass die verschiedenen transversalen Moden der beiden, im äußeren bzw. inneren Faserkern 65a, 65b geführten Strahlungsarten ungehindert miteinander wechselwirken können. Dieser Überführungs-Taper 69 kann realisiert werden, indem man am einen Faserende der Brillanz-Isolations-Faser 66' die Luftlöcher des Isolationsmantels 66c kollabieren lässt. Dieses kollabierte Faserende der Brillanz-Isolations-Faser wird dann an die SRS-Verstärkerfaser 65 angefügt. Die Transportfaser 66 und die SRS-Verstärkerfaser 65 können auch durch eine einzige Brillanz-Isolations-Faser 66' realisiert werden, die bereits die wellenlängenselektiven Eigenschaften der SRS-Verstärkerfaser besitzt. Die Luftlöcher des Isolationsmantels 66c der Brillanz-Isolations-Faser 66' werden dann - z.B. mit einem Faserziehturm - auf derjenigen Faserlänge, auf der die SRS-Verstärkung stattfinden soll, kollabiert. Da hierbei keine Fügestellen auftreten, wird die Leistungstauglichkeit wesentlich verbessert.
In der SRS-Verstärkerfaser 65 erfolgt die effiziente Verstärkung des Steuersignallaserstrahls in Anhängigkeit von dessen Leistung. Um Bauraum einzu- sparen, die Strahlqualität des verstärkten Steuersignallaserstrahls zu bewahren und zugleich die thermischen Verluste der SRS-Verstärkung abzuführen, ist es vorteilhaft, SRS-Verstärkerfaser 65 im aufgerollten Zustand zu kühlen. Vom Laserbearbeitungssystem der Fig. 6 unterscheidet sich das in Fig. 10 gezeigte Laserbearbeitungssystem 60 dadurch, dass sich der Durchmesser des äußeren Faserkerns 66b der Transportfaser 66 in Strahlrichtung bis auf den Durchmesser des äußeren Faserkerns 65b der Verstärkerfaser 65 verjüngt. Unter Berücksichtigung des effektiven Moden-Überlapps der beiden Strahlungsarten kann diese Transportfaser 66 die Verstärkung des Steuersignals erst zum Ende hin begünstigen. Die effiziente SRS-Verstärkung findet folglich in der Verstärkerfaser 65 statt. Die Verjüngung der Transportfaser 66 betrifft dabei lediglich den äußeren Faserkern 66b, während der Durchmesser des inneren Faserkerns 66a über die Gesamtlänge der Transportfaser 66 konstant bleibt. Diese im äußeren Faserkern 66b verjüngte Transportfaser 66 übernimmt damit die Aufgabe der Brillanz-Isolations-Faser 66', des Überfüh- rungs-Tapers 69 und auch zum kleinen Anteil die Aufgabe der SRS- Verstärkung. Die Realisierung einer im äußeren Faserkern 66b verjüngten Transportfaser 66 ist mit der Herstellung von speziellen Vorformen und aktiv geregneten Faserziehen verbunden. Die speziellen konischen Vorformen können z.B. durch das Verjüngen („tapern") einer Vorform erzeugt werden, der anschließend mit dem so genannten Stack-and-Draw- Verfahren ein innerer Faserkem hinzugefügt wird. Ebenfalls kann eine herkömmliche Stufenin- dex-Doppel-Clad-Vorform mit geeigneten Ätzverfahren konisch geformt wer- den und anschließend im Ziehprozess mit einem low-index-Mantel versehen werden.
Bei dem in Fig. 11 gezeigten Laserbearbeitungssystem 60 übernimmt die spezielle Verstärkerfaser 66, 65 die Rolle der Brillanz-Isolations-Faser 66', des Überführungs-Tapers 69 und zugleich der effizienten SRS-Verstärkung. Aus einer geeigneten Vorform kann damit das gesamte Faser-System 66, 65 an einen Stück gezogen werden, in dem eine Durchmesserverjüngung des äußeren Faserkerns 65b, 66b stattfindet. Auf der Gesamtlänge der Faser eine wellenlängenselektive Eigenschaft benötigt. In dem ersten Faserabschnitt 66 wird zunächst der Transport der Strahlungsarten durch einen relativ geringen effektiven Modenüberlapp bevorzugt. Der Faserabschnitt 66 kann die Verstärkung des Steuersignals erst zum Ende hin immer effektiver gestalten. Durch die in Strahlrichtung weiter fortlaufende Durchmesserverjüngung des äußeren Faserkerns 66b, 65b wird folglich im Faserabschnitt 65 eine effiziente SRS- Verstärkung durch einen größer werdenden effektiven Modenüberlapp erzeugt. Der Faserabschnitt 65, in der die effiziente SRS-Verstärkung größtenteils stattfindet, wird vorteilhaft gekühlt aufgewickelt.

Claims

Patentansprüche
1 . Laserbearbeitungssystem (60), bei dem die Brillanz eines Bearbeitungslaserstrahls (68) eingestellt werden kann,
mit einem Hochleistungslaser (61 ) zur Erzeugung eines Hochleistungspumplaserstrahls (HP-MM),
mit einem Steuersignallaser (62) zur Erzeugung eines Steuersignallaserstrahls (SS), und
mit mindestens einer von den beiden Lasern (6 , 62) zu einem Laserbearbeitungskopf (63) führenden Lichtleitfaser (64), die eine SRS- Verstärkerfaser (65) mit einem inneren Faserkern (65a) höherer Brillanz und mit einem den inneren Faserkern (65a) umgebenden äußeren Faserkern (65b) geringerer Brillanz aufweist,
wobei der Steuersignallaserstrahl (SS) in den inneren Faserkern (65a) und der Pumplaserstrahl (HP-MM) in den äußeren Faserkern (65b) eingekoppelt werden und wobei zum Einstellen der Brillanz des aus der SRS-Verstärkerfaser (65) austretenden Bearbeitungslaserstrahls (68) der vom äußeren Faserkern (65b) aufgrund der SRS-Verstärkung in den inneren Faserkern (65a) konvertierte Strahlungsanteil über die eingekoppelte Leistung des Steuersignallaserstrahls (SS) eingestellt wird.
2. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwelleniänge des Steuersignallaserstrahls (SS) der ersten Stokes-Linie bezüglich der Zentralwelleniänge des Pumplaserstrahls (HP-MM) entspricht.
3. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Breite des Pumplaserstrahls (HP-MM) und des Steuersignallaserstrahls (SS) jeweils kleiner als 10 nm ist.
4. Laserbearbeitungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumplaserstrahl (HP-MM) eine Brillanz von mindestens ca. 4 mm-mrad aufweist.
5. Laserbearbeitungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersignallaserstrahl (SS) Singlemode- bzw. Fewmode-Strahlung ist.
6. Laserbearbeitungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumplaserstrahl (HP-MM) Multimode- Strahlung ist.
7. Laserbearbeitungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Faserkern (65b) der SRS- Verstärkerfaser (65) wellenlängenselektive Strukturen (67) aufweist.
8. Laserbearbeitungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitfaser (64) eine von den beiden Lasern (61 , 62) zu der SRS-Verstärkerfaser (65) führende Transportfaser (66) aufweist, wobei der Steuersignallaserstrahl (SS) in einen inneren Faserkern (66a) der Transportfaser (66) und der Pumplaserstrahl (HP-MM) in einen den inneren Faserkern (66a) umgebenden äußeren Faserkern (66b) der Transportfaser (66) eingekoppelt werden.
9. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der Transport- auf die SRS-Verstärkerfaser (66, 65) durch einen Überführungs-Taper (69) erfolgt.
10. Laserbearbeitungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Durchmesser des äußeren Faserkerns (66b) der Transportfaser (66) in Strahlrichtung bis auf den Durchmesser des äußeren Faserkerns (65b) der SRS-Verstärkerfaser (65) verjüngt.
1 1 . Laserbearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportfaser (66) und die SRS- Verstärkerfaser (65) durch eine aus einem Stück gezogene Faser gebildet sind.
12. Verfahren zum Einstellen der Brillanz eines Bearbeitungslaserstrahls (68) eines Laserbearbeitungssystems (60),
wobei ein Steuersignallaserstrahl (SS) in einen eine höhere Brillanz aufweisenden inneren Faserkern (65a) einer SRS-Verstärkerfaser (65) und ein Hochleistungspumpiaserstrahl (HP-MM) in einen den inneren Faserkern (65a) umgebenden, eine niedrigere Brillanz aufweisenden äußeren Faserkern (65b) der SRS-Verstärkerfaser (65) eingekoppelt werden und wobei zum Einstellen der Brillanz des aus der SRS- Verstärkerfaser (65) austretenden Bearbeitungslaserstrahls (68) der vom äußeren Faserkern (65b) aufgrund der SRS-Verstärkung in den inneren Faserkern (65a) konvertierte Strahlungsanteil über die eingekoppelte Leistung des Steuersignallaserstrahls (SS) eingestellt wird.
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