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WO2020002492A1 - Verfahren, vorrichtung und system zur erzeugung einer hoch-dynamischen leistungsdichtverteilung eines laserstrahls - Google Patents

Verfahren, vorrichtung und system zur erzeugung einer hoch-dynamischen leistungsdichtverteilung eines laserstrahls Download PDF

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Publication number
WO2020002492A1
WO2020002492A1 PCT/EP2019/067130 EP2019067130W WO2020002492A1 WO 2020002492 A1 WO2020002492 A1 WO 2020002492A1 EP 2019067130 W EP2019067130 W EP 2019067130W WO 2020002492 A1 WO2020002492 A1 WO 2020002492A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
microscanner
micro
fiber end
laser beam
laser
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/067130
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas WESTPHALEN
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. filed Critical Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority to EP19741972.4A priority Critical patent/EP3814827A1/de
Publication of WO2020002492A1 publication Critical patent/WO2020002492A1/de

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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources

Definitions

  • the invention relates to a method, a device and a system for generating a highly dynamic power density distribution of a laser beam, for example a laser beam in a laser processing device.
  • Lasers have been used for some time to machine workpieces made of metal, for example.
  • Such machining processes include, for example, drilling, milling, polishing, engraving, etc.
  • laser machining processes require a very specific power density distribution of the laser beam on the workpiece to be machined.
  • laser polishing requires a notched, homogeneous one
  • Distribution requires.
  • the required distributions are typically determined by a static, i.e. Beam shaping of the raw laser beam realized.
  • the static i.e. Beam shaping of the raw laser beam realized.
  • the beam profile leads to limitations in the laser process.
  • the laser polishing process with the static, asymmetrical beam profile can only be done in one direction, e.g. from left to right.
  • the diameter of a homogeneous beam profile is usually limited to a fixed dimension. This means that for different industrial laser processes either changeover times of a system have to be accepted or even different systems have to be used. There is also a greater degree of flexibility in R&D
  • Laser parameters such as a variable spot radius are an advantage.
  • the usual approach in laser material processing is to magnify the fiber end of an optical fiber onto the workpiece.
  • the radiation is first collimated by a collimation lens and then focused on the workpiece via a deflection unit and an F-theta lens.
  • the F-Theta lens is a lens system that is inserted into the beam path after the scan head. The lens focuses the laser beam on the focal point and, when scanning, ensures that this focal point is always in the working plane perpendicular to the optical axis of the lens.
  • the size of the image of the fiber core is determined by the fiber core diameter and the magnification, which result from the focal lengths of the collimator and the F-theta lens.
  • the focal lengths are usually fixed, which means that the diameter of the beam profile is also fixed. If the beam diameter is to be changed, the imaging system must be modified. It is common to change the F-theta lens.
  • the shape and flomogeneity of the beam profile are defined by the spatial distribution of the power density at the exit of the fiber core.
  • the beam profile is Gaussian, with multimode fibers almost rectangular (top hat profile). In most cases there is either a Gaussian or a homogeneous, circular distribution.
  • the Gaussian beam can be coupled into a homogenizing element such as a multimode fiber.
  • Multimode fiber then has an almost homogeneous power density distribution.
  • this method does not allow a dynamic change between different beam profiles or diameters in the running process.
  • Homogeneity of the beam profile can also be modeled by inserting an aperture with gradual transmission. However, this leads to performance losses and the change process cannot take place in the running process.
  • This distribution can be realized by mapping an aperture.
  • the aperture is illuminated at the point of an intermediate image with a homogeneous rectangular profile.
  • a wedge-shaped part hides the radiation in a defined manner, so that the desired notched profile is created on the workpiece.
  • the aperture can not be changed during operation and the
  • statically transformed homogeneous power density distributions are usually generated by means of multi-mode laser radiation.
  • the advantages of basic mode laser radiation such as high beam quality and the associated lower divergence angle of the beam caustic, i.e. Lower taper of bores and a larger working distance can be achieved with the above-mentioned static
  • Beam shaping can not be used.
  • the spatial-temporal variation of the laser spot is used, the laser spot being deflected by rapid movements of the galvanometer scanner mirror, the so-called wobble.
  • the wobble is used, for example, for uniform heating of soldering or joining points. Due to the large dimensions and masses of the galvo mirrors in relation to the object space, only frequencies from a few 100 Hz to approx. 1 kHz can be achieved. If a wobble function is superimposed on the uniform movement of a galvo mirror, this reduces the maximum performance of the galvo drive.
  • the object of the invention is to provide a device with which the beam profile of laser radiation in material processing processes, in particular in
  • this object is achieved by a micro scanner according to claim 1.
  • Advantageous embodiments of the microscanner result from the Subclaims 2 to 10.
  • the object is achieved by a system according to claim 11.
  • the laser radiation is guided over a fiber and emerges at one fiber end.
  • the laser beam is deflected in one plane using a micro-optical system component.
  • Micro-optical system components are understood here and below to mean components of classic optics, such as lenses, mirrors, prisms, etc., the dimensions of which are 10 mm or less.
  • a microscanner according to the invention for adapting the power density distribution of one which is guided over a fiber and emerges at one fiber end
  • the microscanner has a micro-optical system component for deflecting the laser beam in the object space in one plane, is characterized in that the micro-optical system has at least two micro-optical elements, wherein the micro-optical elements have at least one rotatable plate or at least one movable mirror or at least one
  • the laser beam is deflected in a plurality of planes in the object space. If, for example, the laser beam is deflected in two planes in the object space, the beam profile can be set in two dimensions. For example, the notched rectangular profile can be generated for laser polishing.
  • a microscanner has an im
  • a microscanner means a device for adapting the power density distribution of a laser radiation guided over a fiber and emerging at one fiber end, the device a micro-optical system component for deflecting the laser beam in the
  • Singlemode fiber end (with a fiber core diameter of approx. 5 pm) approx. 0.5 g. If the fiber core is magnified on the workpiece, a Gaussian laser spot with a width of 100 pm is created on the workpiece.
  • the fiber end can be, for example, by a piezo drive or
  • the micro-optical element has the
  • Diamond material This means that even smaller dimensions of the optics can be realized. This is made possible above all by the high thermal conductivity of diamond. As a result, heat losses in the anti-reflective coating on the entry and exit facets are dissipated much better, which significantly increases the destruction threshold for the permissible power density. This is especially for
  • the laser beam is deflected by means of a micro-optical system arranged in the object space.
  • the micro-optical system contains at least two micro-optical elements, for example rotatable plates or movable mirrors.
  • the optical axis can also be shifted in the image space, for example by rotating two plane-parallel plates directly behind the fiber or behind an intermediate image. The rotation can take place, for example, by means of galvometer drives.
  • the fiber end is not directly accessible through other components such as a spliced quartz block.
  • the fiber end can by means of of an imaging system are mapped as a first intermediate image between the rotatable plates.
  • the micro-optical system thus has two plane-parallel plates that can rotate about themselves. The assignment between the rotation of the plates and the displacement of the optical axis is analogous to the arrangement mentioned above directly after the fiber end.
  • the intermediate image is very accessible, significantly smaller plane-parallel plates can be installed here, which increases the dynamics.
  • the microscanner has two microlenses which can be displaced perpendicular to the beam direction.
  • the two microlenses displaceable perpendicular to the beam direction can be arranged behind the fiber end or an intermediate image.
  • the microscanner can do two in the beam direction
  • a lens collimates the beam and creates an intermediate image, which passes through the collimator and an F-theta lens
  • Image space or on the workpiece This can be done on several levels. If the fiber end is not accessible close enough, it can be imaged on an intermediate image using an imaging system. A shift of the lenses also leads to a shift of the intermediate image. Here, too, the intermediate image is much more accessible. Therefore, significantly smaller microlenses can be installed in this arrangement.
  • microscanner has
  • Imaging system for imaging the fiber end as the first intermediate image.
  • the fiber end can be deflected directly in one direction with a piezo drive.
  • the beam deflection in another direction can be combined with one another.
  • a system according to the invention for adapting the power density distribution of a laser radiation guided over a fiber and emerging at one fiber end is characterized in that the system has a device as described above and a macro scanner. Macroscanners become conventional Understand beam deflection system such as a galvanometer or polygon scanner. The origin coordinates of the microscanner can be via the
  • Macro scanner can be approached. From there, the laser spot can experience a temporally highly dynamic meandering deflection in different planes through the device.
  • the beam deflection of the microscanner can be performed without loss of performance
  • Macro scanners can be switched into the beam path and changed.
  • Fig. 1 Schematic representation of the power distribution homogenized by the microscanner
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a) the notched rectangular distribution and b) the distribution scanned by means of a microscanner
  • FIG. 4 Schematic representation of the direct deflection of the fiber end in the x direction by a piezo drive
  • FIG. 5 Schematic representation of the direct deflection of the fiber end in the z direction by a piezo drive
  • FIG. 7 Schematic representation of a 2D microscanner using rotatable plane-parallel plates
  • FIG. 8 Schematic representation of the manipulation of the optical axis in
  • FIG. 11 Schematic representation of a 2-D microscanner with two, before
  • Fig. 12 is a schematic detailed representation of a 2D microscanner, in which two
  • Microlenses L2 and L3 are arranged in front of the intermediate image L7.
  • FIG. 13 shows a schematic detailed illustration of a 2D microscanner, in which two
  • Microlenses L2 and L3 are arranged in front of the intermediate image L7.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the power distribution homogenized by the microscanner (1).
  • a Gauss-to-Tophat transformation is shown as an example.
  • Fig. 1 a it is shown that the center of a Gaussian laser spot of a fiber laser by a conventional
  • Macro scanners such as a 2D galvo scanner
  • Workpiece coordinates (xo; yo) is mapped.
  • the beam diameter is d x .
  • 1 b) shows how the microscanner (1) additionally deflects the center point in the x direction by the amount s' x (t). The beam deflection takes place so quickly that for comparatively slow ones, for example thermal ones
  • the homogeneity of the beam profile averaged over time can be controlled by the function s' x (t).
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a) the notched rectangular distribution and b) the power distribution scanned by means of microscanner (1).
  • the Origin coordinates of the microscanner (1) (xo; yo) are approached via the macroscanner. From there, the laser spot experiences a temporally highly dynamic meandering deflection in the x and y directions.
  • Rectangle distribution is "painted".
  • the deflection in the y direction s' y (t) takes place analogously to that in the x direction, so that the beam profile can be set in two dimensions.
  • Laser polishing processing can be generated.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of the direct deflection of the fiber end F1.
  • the fiber end F1 is here, for example, by a piezo drive F2 (FIG. 3 a)) or a first electromagnetic actuator F4 and a second
  • FIG. 4 is a schematic representation of the direct deflection of the fiber end F1 in the x direction by a piezo drive F2. 4 a) shows a
  • the microscopic deflection s x (t) into a macroscopic deflection s' x (t) of the beam in the image space, for example on the workpiece, is effected via the magnification defined, for example, by the focal lengths of the collimator and the F-theta objective.
  • 5 is a schematic representation of the direct deflection of the fiber end F1 in the z direction by a piezo drive F2. 5 a) shows one
  • the magnification defined by the focal lengths of the collimator and the F-theta lens causes the microscopic deflection s z (t) into a macroscopic deflection s' z (t) of the beam in the image space, for example on the workpiece.
  • 6 is a schematic representation of the effect of the direct deflection of the fiber end F1 in the z direction by a piezo drive F2.
  • FIG. 6 a shows how the radiation without a piezo element F2 is imaged onto the focus F 7 by the focusing lens F6, for example an F-theta lens.
  • FIG. 6 b) shows how the radiation with the piezo element F2 is imaged by the focusing lens F6 onto the focus F 7.
  • FIG. 6 c) shows how the image plane shifts by the amount s' z when the fiber end F1 is deflected by the distance s z by the piezo drive F2.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a 2D microscanner (1) by means of a first rotatable plane-parallel plate P2 and a second rotatable plane-parallel plate P3.
  • a shift of the optical axis in the image space can also be achieved by rotating two plane-parallel plates P2 and P3 directly behind the fiber end F1 (FIG. 7 a)) or behind a first intermediate image P6 (Fig. 7 b)) take place. Is the fiber end F1 by other components like
  • the fiber end F1 can be imaged as an intermediate image P6 between the rotatable plates P2 and P3 by means of an imaging system P5.
  • the rotation of the two plane-parallel plates P2 and P3 can, for example, be carried out by galvometer drives in a manner similar to that of a conventional macro scanner.
  • 8 a) shows schematically the manipulation of the optical axis in the object space by two rotatable plane-parallel plates P2, P3 in front of the fiber end F1.
  • 8b) shows how the optical axis is shifted in the x direction by the amount s x .
  • 8 c) shows how the optical axis is shifted in the y direction by the amount s y when the second plane-parallel plate P3 is rotated by the angle a y .
  • s x and s y are transformed via the collimator P4 and an F-theta lens F6 into the deflections s ' x and s' y in the image space on the workpiece.
  • 9 a) shows a schematic representation of the manipulation of the optical axis in the object space by two rotatable plane-parallel plates P2, P3 arranged around the first intermediate focus P6.
  • 9 b) shows how the optical axis is shifted in the x-direction by the amount s x when the first plane-parallel Plate P2 is rotated by the angle a x . If the second plane-parallel plate P3 is rotated by the angle a y , the optical axis is displaced in the y direction by the amount s y .
  • Fig. 10 is the schematic representation of a 2D microscanner (1) with
  • Slidable microlenses L2, L3 in two embodiments.
  • the displaceable microlenses L2, L3 are arranged in front of the fiber end F1.
  • the displaceable microlenses L2, L3 generate an intermediate focus L4, which passes through the collimator P4 into or onto the image space
  • FIG. 10 b has an imaging system P5 that generates a first intermediate focus P6.
  • Microlenses L2 and L3 map the intermediate focus to the second intermediate focus L4.
  • the beam is then collimated using the collimator P4.
  • Embodiment is particularly advantageous when the fiber end F1 is not accessible close enough.
  • a shift of the microlenses L2, L3 also leads to a shift of the second intermediate image L4.
  • the first intermediate image P6 is clearly accessible. Therefore, significantly smaller microlenses L2, L3 can be installed in this arrangement.
  • FIG. 11 a) is a schematic illustration of a 2-D microscanner (1) with two microlenses L2, L3 arranged in front of the fiber end F1.
  • FIG. 11 b) shows how the second intermediate image L4 is shifted in the x direction by the amount s x when the first microlens L2 is deflected by the distance l x .
  • FIG. 11 c) shows how the second intermediate image L4 is shifted in the y direction by the amount s y when the second microlens L3 is deflected by the distance l y .
  • FIG. 12 shows in FIG. 12a) a schematic detailed illustration of a 2D microscanner, in which two microlenses L2 and L3 are arranged in front of the intermediate image L7 are.
  • FIG. 12 b) it can be seen how the intermediate image L4 is shifted in the x direction by the amount s x when the lens L2 is deflected by the distance l x .
  • 12c) shows how the intermediate image L4 is shifted in the y direction by the amount s y when the lens L3 is deflected by the distance l y .
  • FIG. 13 shows a schematic detailed illustration of a 2D microscanner in FIG. 13a), in which two microlenses L2 and L3 are arranged in front of the intermediate image L7.
  • 13b) shows how the intermediate image L4 is shifted in the z direction by the amount s z when the lens L3 is deflected by the distance l z .
  • FIG. 14 shows a schematic illustration of a laser drilling process.
  • the result of the drilling with a homogeneous beam profile of a multi-mode laser beam can be seen in FIG. 14 a).
  • 14b) shows the result of a bore with a beam profile of a basic mode laser beam homogenized by highly dynamic deflection.
  • the divergence angle q ' c specifies the taper of the hole.
  • the homogenized basic mode beam profile the high beam quality of the laser is retained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Erzeugung einer hoch-dynamischen Leistungsdichtverteilung eines Laserstrahls, beispielsweise eines Laserstrahls in einer Laserbearbeitungsvorrichtung. In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer Laserstrahlung wird die Laserstrahlung über eine Faser geführt und tritt an einem Faserende (Fl) aus. Im Objektraum, d.h. dem Raum, in dem sich das Faserende befindet, wird der Laserstrahl mittels einer mikrooptischen Systemkomponente (F2, F3, F4, F5) in einer Ebene abgelenkt. Ein erfindungsgemäßer Mikroscanner zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende (Fl) austretenden Laserstrahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroscanner eine mikrooptische Systemkomponente (F2, F3, F4, F5) zur Ablenkung des Laserstrahls im Objektraum in einer Ebene aufweist. Ein erfindungsgemäßes System zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende (Fl) austretenden Laserstrahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System eine vorbeschriebene Vorrichtung und einen Makroscanner aufweist.

Description

Verfahren, Vorrichtung und System zur Erzeugung einer hoch-dynamischen Leistungsdichtverteilung eines Laserstrahls
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein System zur Erzeugung einer hoch-dynamischen Leistungsdichtverteilung eines Laserstrahls, beispielsweise eines Laserstrahls in einer Laserbearbeitungsvorrichtung.
Laser werden bereits seit geraumer Zeit zur Bearbeitung von Werkstücken beispielsweise aus Metall eingesetzt. Solche Bearbeitungsprozesse umfassen beispielsweise Bohren, Fräsen, Polieren, Gravieren, etc.. Derartige
Laserbearbeitungsprozesse erfordern in den meisten Fällen eine sehr spezifische Leistungsdichteverteilung des Laserstrahls auf dem zu bearbeitenden Werkstück. Beispielsweise erfordert das Laserpolieren eine eingekerbte homogene
Rechteckverteilung, während das Laserbohren eine kreisrunde, homogene
Verteilung erfordert. Die geforderten Verteilungen werden typischerweise durch eine statische, d.h. Strahlformung des Laser-Rohstrahls realisiert. Das statische
Strahlprofil führt allerdings zu Limitierungen im Laserprozess. Beispielsweise kann der Laserpolierprozess mit dem statischen, asymmetrischen Strahlprofil nur in einer Richtung, z.B. von links nach rechts durchgeführt werden. Auch der Durchmesser eines homogenen Strahlprofils ist in der Regel auf ein festes Maß limitiert. Dies führt dazu, dass für verschiedene industrielle Laserprozesse entweder Umrüstzeiten einer Anlage in Kauf genommen oder sogar verschiedene Anlagen genutzt werden müssen. Im Bereich F&E ist ebenfalls ein größeres Maß an Flexibilität der
Laserparameter wie beispielsweise ein variabler Spotradius von Vorteil.
Der übliche Ansatz in der Lasermaterialbearbeitung besteht darin, das Faserende eines Lichtwellenleiters vergrößert auf das Werkstück abzubilden. Dabei wird die Strahlung zunächst durch eine Kollimationslinse kollimiert und anschließend über eine Ablenkeinheit und ein F-Theta-Objektiv auf das Werkstück fokussiert. Das F-Theta-Objektiv ist dabei ein Linsensystem, das nach dem Scan-Kopf in den Strahlengang eingebracht wird. Das Objektiv fokussiert den Laserstrahl auf den Brennpunkt und sorgt beim Scannen dafür, dass dieser Brennpunkt immer in der Arbeitsebene senkrecht zur optischen Achse des Objektivs liegt.
Die Größe des Bildes des Faserkerns wird durch den Faserkerndurchmesser sowie die Vergrößerung bestimmt, die sich aus den Brennweiten des Kollimators und des F-Theta-Objektivs ergeben. In der Regel sind die Brennweiten fest, womit auch der Durchmesser des Strahlprofils fest ist. Soll der Strahldurchmesser verändert werden, so muss das Abbildungssystem umgebaut werden. Es ist üblich, dabei das F-Theta- Objektiv zu wechseln.
Die Form und Flomogenität des Strahlprofils werden durch die Ortsverteilung der Leistungsdichte am Ausgang des Faserkerns definiert. Bei Grund-Mode-Fasern ist das Strahlprofil gaußförmig, bei Multimode-Fasern nahezu rechteckförmig (Top-Hat- Profil). In den meisten Fällen liegt entweder eine gaußförmige oder eine homogene, kreisrunde Verteilung vor. Für die Umwandlung eines Gauß-Profils in ein rundes, homogenes Top-Hat-Profil sind im Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten bekannt. Beispielsweise kann der gaußförmige Strahl in ein homogenisierendes Element wie eine Multimode-Faser eingekoppelt werden. Am Ausgang der
Multimode-Faser liegt dann eine nahezu homogene Leistungsdichteverteilung vor. Dieses Verfahren ermöglicht jedoch keinen dynamischen Wechsel zwischen verschiedenen Strahlprofilen bzw. Durchmessern im laufenden Prozess. Die
Homogenität des Strahlprofils kann auch durch Einsetzen einer Blende mit gradueller Transmission modelliert werden. Dies führt allerdings zu Leistungsverlusten und der Wechselvorgang kann nicht im laufenden Prozess erfolgen.
Spezielle Anwendungen erfordern Leistungsdichteverteilungen, die nicht über die Abbildung des Faserendes hergestellt werden können. So kann beispielsweise die beim Laserpolieren von metallischen Oberflächen üblicherweise eingesetzte eingekerbte Rechteck-Verteilung nicht über die Abbildung des Faserendes
hergestellt werden. Diese Verteilung kann über das Abbilden einer Blende realisiert werden. Die Blende wird an der Stelle eines Zwischenbildes mit einem homogenen Rechteck-Profil beleuchtet. Ein keilförmiges Teil blendet die Strahlung definiert aus, so dass das gewünschte, eingekerbte Profil auf dem Werkstück entsteht. Durch Austausch der Blenden können nahezu beliebige Strahlprofile realisiert werden. Allerdings kann der Blendenwechsel nicht im Betrieb erfolgen und die
ausgeblendeten Teile der Strahlung stehen nicht mehr für den Laserprozess zur Verfügung.
Die statisch umgeformten homogenen Leistungsdichteverteilungen werden in der Regel mittels Multi-Mode-Laserstrahlung erzeugt. Die Vorteile von Grund-Mode- Laserstrahlung wie beispielsweise hohe Strahlqualität und damit verbundener geringerer Divergenzwinkel der Strahlkaustik, d.h. geringere Konizität von Bohrungen und größerer Arbeitsabstand können bei der oben genannten, statischen
Strahlformung nicht genutzt werden.
In neueren technischen Anwendungen wird die räumlich-zeitliche Variation des Laserspots genutzt, wobei durch schnelle Bewegungen der Galvanometer-Scanner- Spiegel, das sogenannte Wobbeln, der Laserspot ausgelenkt wird. Der
Faserausgang bleibt hierbei jedoch statisch. Das Wobbeln wird beispielsweise zur gleichmäßigen Erwärmung von Löt- oder Fügestellen eingesetzt. Durch die im Verhältnis zum Objektraum großen Abmessungen und Massen der Galvo-Spiegel können allerdings nur Frequenzen von einigen 100 Hz bis ca. 1 kHz erreicht werden. Wird der gleichförmigen Bewegung eines Galvo-Spiegels eine Wobbelfunktion überlagert, so reduziert dies die maximale Performance des Galvo-Antriebs.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, mit der das Strahlprofil von Laserstrahlung in Materialbearbeitungsprozessen, insbesondere in
vergleichsweise trägen, z.B. thermischen Materialbearbeitungsprozessen, flexibel anpassbar ist, wobei die oben beschriebenen Nachteile bezüglich dynamischem Wechsel zwischen verschiedenen Strahlprofilen bzw. Durchmessern im laufenden Prozess, Homogenität des Strahlprofils und Leistungsverlusten vermieden werden sollen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes System zur Werkstückbearbeitung mittels Laserstrahl anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Mirkoscanner nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Mikroscanners ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 10. Weiterhin wird die Aufgabe durch ein System nach Anspruch 11 gelöst.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer Laserstrahlung wird die Laserstrahlung über eine Faser geführt und tritt an einem Faserende aus. Im Objektraum, d.h. dem Raum, in dem sich das Faserende befindet, wird der Laserstrahl mittels einer mikrooptischen System komponente in einer Ebene abgelenkt. Unter mikrooptischen Systemkomponenten werden dabei hier und im Folgenden Bauteile der klassischen Optik wie beispielsweise Linsen, Spiegel, Prismen, etc., verstanden, deren Abmessungen 10 mm oder weniger betragen.
Ein erfindungsgemäßer Mikroscanner zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende austretenden
Laserstrahlung, wobei der Mikroscanner eine mikrooptische Systemkomponente zur Ablenkung des Laserstrahls im Objektraum in einer Ebene aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das mikrooptische System mindestens zwei mikrooptische Elemente aufweist, wobei die mikrooptischen Elemente mindestens eine drehbare Platte oder mindestens einen beweglichen Spiegel oder mindestens eine
verschiebbare Mikrolinse umfassen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Laserstrahl im Objektraum in einer Mehrzahl von Ebenen abgelenkt. Wird der Laserstrahl im Objektraum beispielsweise in zwei Ebenen abgelenkt, kann das Strahlprofil in zwei Dimensionen eingestellt werden. So kann beispielsweise das eingekerbte Rechteckprofil für die Laserpolier- Bearbeitung erzeugt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Faserende
mikromechanisch ausgelenkt. Dadurch verlässt der Laserstrahl die Faser im selben Winkel, in dem das Faserende ausgelenkt ist. Ein Mikroscanner weist ein im
Objektraum angeordnetes mikromechanisches Element zur Auslenkung des
Faserendes auf. Unter Mikroscanner wird hier und im Folgenden eine Vorrichtung zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende austretenden Laserstrahlung verstanden, wobei die Vorrichtung eine mikrooptische System komponente zur Ablenkung des Laserstrahls im
Objektraum in einer Ebene aufweist.
Beispielsweise beträgt das Gewicht eines ca. 5 mm langen, freistehenden
Singlemode Faserendes (mit einem Faserkerndurchmesser von ca. 5 pm) ca. 0,5 g. Wird der Faserkern vergrößert auf das Werkstück abgebildet, so entsteht ein gaußförmiger Laserspot mit 100 pm Breite auf dem Werkstück. Eine
hochdynamische Auslenkung sx des Faserendes um +/- 10 pm führt in
vergleichsweise trägen, thermischen Laserbearbeitungsprozessen zu einer nahezu homogenen Linienverteilung mit einem mittleren Strahldurchmesser von dx = 500 pm. Das Faserende kann beispielsweise durch einen Piezoantrieb oder
elektromagnetische Aktoren ähnlich den Spulen in Lautsprechern ausgelenkt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das mikrooptische Element den
Werkstoff Diamant auf. Damit sind noch kleinere Abmessungen der Optiken zu realisieren. Möglich wird das vor allem durch die hohe Wärmeleitung von Diamant. Dadurch werden Wärmeverluste in der Antireflexbeschichtung auf den Ein- und Austrittsfacetten deutlich besser abgeführt, wodurch die Zerstörschwelle für die zulässige Leistungsdichte deutlich ansteigt. Dies ist vor allem für
Hochleistungsanwendungen wie beispielsweise die Materialbearbeitung von Vorteil.
In einer weiteren, alternativen oder zusätzlichen vorteilhaften Ausführungsform wird der Laserstrahl mittels eines im Objektraum angeordneten mikrooptischen Systems abgelenkt. Das mikrooptische System enthält mindestens zwei mikrooptische Elemente, beispielsweise drehbare Platten oder bewegliche Spiegel. Anstelle der direkten Manipulation des Faserendes kann eine Verschiebung der optischen Achse im Bildraum auch beispielsweise durch die Drehung von zwei plan-parallelen Platten direkt hinter der Faser oder hinter einem Zwischenbild erfolgen. Die Drehung kann beispielsweise durch Galvometer-Antriebe erfolgen.
In bestimmten Geometrien ist das Faserende durch andere Komponenten wie beispielsweise einen angespleißten Quarzblock nicht direkt zugänglich. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann diesem Fall das Faserende mittels eines Abbildungssystems als erstes Zwischenbild zwischen die drehbaren Platten abgebildet werden. Das mikrooptische System weist damit zwei um sich selbst drehbare plan-parallele Platten auf. Die Zuordnung zwischen Drehung der Platten und Verschiebung der optischen Achse ist analog zu der oben genannten Anordnung direkt nach dem Faserende. Da das Zwischenbild jedoch sehr nah zugänglich ist, können hier deutlich kleinere plan-parallele Platten verbaut werden, was die Dynamik erhöht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Mikroscanner zwei senkrecht zur Strahlrichtung verschiebbare Mikrolinsen auf. Die zwei senkrecht zur Strahlrichtung verschiebbare Mikrolinsen können hinter dem Faserende oder einem Zwischenbild angeordnet sein. Zusätzlich kann der Mikroscanner zwei in Strahlrichtung
verschiebbare Mikrolinsen aufweisen. Eine Linse kollimiert den Strahl und erzeugt ein Zwischenbild, welches über den Kollimator und eine F-Theta-Linse in den
Bildraum beziehungsweise auf das Werkstück abgebildet wird. Dies kann in mehreren Ebenen erfolgen. Falls das Faserende nicht nah genug zugänglich ist, kann dieses mittels eines Abbildungssystems auf ein Zwischenbild abgebildet werden. Eine Verschiebung der Linsen führt ebenfalls zu einer Verschiebung des Zwischenbildes. Auch hier gilt, dass das Zwischenbild deutlich näher zugänglich ist. Daher können bei dieser Anordnung deutlich kleinere Mikrolinsen verbaut werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der Mikroscanner ein
Abbildungssystem zur Abbildung des Faserendes als erstes Zwischenbild auf.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann das Faserende direkt mit einem Piezoantrieb in eine Richtung ausgelenkt werden. Die Strahlablenkung in eine andere Richtung kann
beispielsweise durch Drehung einer plan-parallelen Platte oder Verschiebung einer Mikrolinse erfolgen.
Ein erfindungsgemäßes System zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende austretenden Laserstrahlung ist dadurch gekennzeichnet, dass das System eine vorbeschriebene Vorrichtung und einen Makroscanner aufweist. Dabei wird unter Makroscanner ein konventionelles Strahlablenksystem wie beispielsweise ein Galvanometer- oder Polygon-Scanner verstanden. Die Ursprungskoordinaten des Mikroscanners können über den
Makroscanner angefahren werden. Von dort aus kann der Laserspot eine zeitlich hochdynamische mäanderförmige Ablenkung in verschiedenen Ebenen durch die Vorrichtung erfahren.
Die Strahlablenkung des Mikroscanners kann ohne Performanceverluste des
Makroscanners in den Strahlengang hinzugeschaltet und verändert werden.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.
Von den Abbildungen zeigt:
Fig. 1 Schematische Darstellung der durch den Mikroscanner homogenisierten Leistungsverteilung
Fig. 2 Schematische Darstellung a) der eingekerbten Rechteckverteilung und b) der mittels Mikroscanner abgerasterten Verteilung
Fig. 3 Schematische Darstellung der direkten Auslenkung des Faserendes
Fig. 4 Schematische Darstellung der direkten Auslenkung des Faserendes in x- Richtung durch einen Piezoantrieb
Fig. 5 Schematische Darstellung der direkten Auslenkung des Faserendes in z- Richtung durch einen Piezoantrieb
Fig. 6 Schematische Darstellung der Wirkung der direkten Auslenkung des
Faserendes in z-Richtung durch einen Piezoantrieb
Fig. 7 Schematische Darstellung eines 2D-Mikroskanners mittels drehbarer plan- paralleler Platten
Fig. 8 Schematische Darstellung der Manipulation der optischen Achse im
Objektraum durch zwei drehbare plan-parallele Platten vor dem Faserende Fig. 9 Schematische Darstellung der Manipulation der optischen Achse im
Objektraum durch zwei um den Zwischenfokus herum angeordnete drehbare plan-parallele Platten
Fig. 10 Schematische Darstellung eines 2D-Mikroscanners mittels verschiebbarer Mikrolinsen in zwei Ausführungsformen
Fig. 11 Schematische Darstellung eines 2-D-Mikroscanners mit zwei, vor dem
Faserende angeordneten Mikrolinsen
Fig. 12 schematische Detail-Darstellung eines 2D-Mikroscanners, bei dem zwei
Mikrolinsen L2 und L3 vor dem Zwischenbild L7 angeordnet sind.
Fig 13 eine schematische Detail-Darstellung eines 2D-Mikroscanners, bei dem zwei
Mikrolinsen L2 und L3 vor dem Zwischenbild L7 angeordnet sind.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Laserbohrprozesses
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der durch den Mikroscanner (1 ) homogenisierten Leistungsverteilung. Beispielhaft ist eine Gauß-to-Tophat- Transformation dargestellt. In Fig. 1 a) ist dargestellt, dass der Mittelpunkt eines Gauß-förmigen Laserspots eines Faserlasers durch einen konventionellen
Makroscanner, wie beispielsweise einen 2D-Galvoscanner, auf die
Werkstückkoordinaten (xo; yo) abgebildet wird. Der Strahldurchmesser beträgt dx. In Fig. 1 b) ist dargestellt, wie der Mikroscanner (1 ) den Mittelpunkt in x-Richtung zusätzlich um den Betrag s'x(t) ablenkt. Die Strahlablenkung erfolgt dabei so schnell, dass für vergleichsweise langsame, wie beispielsweise thermische
Materialbearbeitungsprozesse nur der zeitlich gemittelte Strahldurchmesser < wirksam ist (siehe Fig. 1 c). Mit anderen Worten wird im zeitlichen Mittel der
Laserspot in x-Richtung zu einem näherungsweise Top-Hat-förmigen Profil mit der Breite verbreitert beziehungsweise verschmiert. Die Homogenität des zeitlich gemittelten Strahlprofils kann durch die Funktion s'x(t) gesteuert werden.
Bemerkenswert ist dabei, dass der Strahl zu jederzeit seine (Grund-Mode-)
Strahlqualität beibehält.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung a) der eingekerbten Rechteckverteilung und b) der mittels Mikroscanner (1 ) abgerasterten Leistungsverteilung. Die Ursprungskoordinaten des Mikroscanners (1 ) (xo; yo) werden über den Makroscanner angefahren. Von dort aus erfährt der Laserspot eine zeitlich hochdynamische mäanderförmige Ablenkung in x- und y-Richtung. Die eingekerbte
Rechteckverteilung wird "ausgemalt". Die Ablenkung in y-Richtung s'y(t) erfolgt dabei analog zu der in x-Richtung, so dass das Strahlprofil in zwei Dimensionen eingestellt werden kann. So kann beispielsweise das eingekerbte Rechteckprofil für die
Laserpolier-Bearbeitung erzeugt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der direkten Auslenkung des Faserendes F1 . Das Faserende F1 wird hier beispielsweise durch einen Piezoantrieb F2 (Fig. 3 a)) oder einen ersten elektromagnetischen Aktor F4 und einen zweiten
elektromagnetischen Aktor F5 (Fig. 3b)) ähnlich den Spulen in Lautsprechern ausgelenkt
Fig. 4 ist die schematische Darstellung der direkten Auslenkung des Faserendes F1 in x-Richtung durch einen Piezoantrieb F2. Dabei zeigt Fig. 4 a) eine
Ausführungsform, in der das Faserende F1 auf einem Piezoelement F2 angebracht ist. In der in Fig. 4 b) gezeigten Situation ist gezeigt, wie das Piezoelement um den Betrag ax ausgelenkt ist. Dadurch hebt sich die optische Achse um Strecke sx = ax. Über die beispielsweise durch die Brennweiten des Kollimators und des F-Theta- Objektivs definierte Vergrößerung wird die mikroskopische Ablenkung sx(t) in eine makroskopische Ablenkung s'x(t) des Strahls im Bildraum, beispielsweise auf dem Werkstück, bewirkt.
Fig. 5 ist die schematische Darstellung der direkten Auslenkung des Faserendes F1 in z-Richtung durch einen Piezoantrieb F2. Dabei zeigt Fig. 5 a) eine
Ausführungsform, in der das Faserende F1 auf einem Piezoelement F2 angebracht ist. In der in Fig. 5 b) gezeigten Situation ist gezeigt, wie das Piezoelement um den Betrag az ausgelenkt ist. Dadurch hebt sich die optische Achse um Strecke sz = az. Wie zuvor wird beispielsweise über die durch die Brennweiten des Kollimators und des F-Theta-Objektivs definierte Vergrößerung die mikroskopische Ablenkung sz(t) in eine makroskopische Ablenkung s'z(t) des Strahls im Bildraum, beispielsweise auf dem Werkstück, bewirkt. Fig. 6 ist die schematische Darstellung der Wirkung der direkten Auslenkung des Faserendes F1 in z-Richtung durch einen Piezoantrieb F2. In Fig. 6 a) ist dargestellt, wie die Strahlung ohne Piezoelement F2 durch die Fokussierlinse F6, beispielsweise eine F-Theta-Linse, auf den Fokus F 7 abgebildet wird. In Fig. 6 b) ist dargestellt, wie die Strahlung mit Piezoelement F2 durch die Fokussierlinse F6 auf den Fokus F 7 abgebildet wird. In Fig. 6 c) schließlich ist dargestellt, wie sich die Bildebene um den Betrag s'z verschiebt, wenn das Faserende F1 durch den Piezoantrieb F2 um die Strecke sz ausgelenkt wird.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines 2D-Mikroskanners (1 ) mittels einer ersten drehbaren plan-parallelen Platte P2 und einer zweiten drehbaren plan- parallelen Platte P3. Anstelle der direkten Manipulation des Faserendes F1 wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen kann eine Verschiebung der optischen Achse im Bildraum auch durch die Drehung von zwei plan parallelen Platten P2 und P3 direkt hinter dem Faserende F1 (Fig. 7 a)) oder hinter einem ersten Zwischenbild P6 (Fig. 7 b)) erfolgen. Ist das Faserende F1 durch andere Komponenten wie
beispielsweise einen angespleißten Quarzblock nicht direkt zugänglich, kann das Faserende F1 mittels eines Abbildungssystems P5 als erstes Zwischenbild P6 zwischen die drehbaren Platten P2 und P3 abgebildet werden. Die Drehung der beiden plan-parallelen Platten P2 und P3 kann beispielsweise ähnlich wie bei einem konventionellen Makroscanner durch Galvometer-Antriebe erfolgen.
Fig. 8 a) zeigt schematisch die Manipulation der optischen Achse im Objektraum durch zwei drehbare plan-parallele Platten P2, P3 vor dem Faserende F1 . In Fig. 8b) ist zu erkennen, wie die optische Achse in x-Richtung um den Betrag sx verschoben wird. In Fig. 8 c) ist dargestellt, wie die optische Achse in y-Richtung um den Betrag sy verschoben wird, wenn die zweite plan-parallele Platte P3 um den Winkel ay gedreht wird. sx und sy werden über den Kollimator P4 und eine F-Theta-Linse F6 in die Ablenkungen s'x und s'y im Bildraum auf dem Werkstück transformiert.
Fig. 9 a) zeigt eine schematische Darstellung der Manipulation der optischen Achse im Objektraum durch zwei um den ersten Zwischenfokus P6 herum angeordnete drehbare plan-parallele Platten P2, P3. In Fig. 9 b) ist zu sehen, wie die optische Achse in x-Richtung um den Betrag sx verschoben wird, wenn die erste plan-parallele Platte P2 um den Winkel axgedreht wird. Wird die zweite plan-parallele Platte P3 um den Winkel aygedreht, wird die optische Achse in y-Richtung um den Betrag sy verschoben. Die Zuordnung zwischen Drehung ax, ay der ersten und zweiten plan- parallelen Platte P2, P3 und die resultierende Verschiebung der optischen Achse ist analog zu der oben genannten Anordnung direkt nach dem Faserende F1. Da das erste Zwischenbild P6 jedoch sehr nah zugänglich ist, können hier deutlich kleinere plan-parallele Platten P2, P3 verbaut werden, was die Dynamik erhöht. Fig. 9c) zeigt, wie die optische Achse in y-Richtung um den Betrag sy verschoben wird, wenn die Platte P3 um den Winkel ay ausgelenkt wird.
Fig. 10 ist die schematische Darstellung eines 2D-Mikroskanners (1 ) mit
verschiebbarer Mikrolinsen L2, L3 in zwei Ausführungsformen. In der in Fig. 10 a) gezeigten Ausführungsform sind die verschiebbaren Mikrolinsen L2, L3 vor dem Faserende F1 angeordnet. Die verschiebbaren Mikrolinsen L2, L3 erzeugen einen Zwischenfokus L4, der durch den Kollimator P4 in den Bildraum oder auf das
Werkstück abgebildet wird. Die in Fig. 10 b) gezeigte Ausführungsform weist ein Abbildungssystem P5 auf, das einen ersten Zwischenfokus P6 erzeugt. Die
Mikrolinsen L2 und L3 bilden den Zwischenfokus auf den zweiten Zwischenfokus L4 ab. Der Strahl wird anschließend mittels des Kollimators P4 kollimiert. Diese
Ausführungsform ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Faserende F1 nicht nah genug zugänglich ist. Eine Verschiebung der Mikrolinsen L2, L3 führt ebenfalls zu einer Verschiebung des zweiten Zwischenbildes L4. Auch hier gilt, dass das erste Zwischenbild P6 deutlich näher zugänglich ist. Daher können bei dieser Anordnung deutlich kleinere Mikrolinsen L2, L3 verbaut werden.
Fig. 11 a) ist eine schematische Darstellung eines 2-D-Mikroscanners (1 ) mit zwei, vor dem Faserende F1 angeordneten Mikrolinsen L2, L3. In Fig. 11 b) ist dargestellt, wie das zweite Zwischenbild L4 in x-Richtung um den Betrag sx verschoben wird, wenn die erste Mikrolinse L2 um die Strecke lx ausgelenkt wird. In Fig. 11 c) ist dargestellt, wie das zweite Zwischenbild L4 in y-Richtung um den Betrag sy verschoben wird, wenn die zweite Mikrolinse L3 um die Strecke ly ausgelenkt wird.
Fig. 12 zeigt in Abbildung Fig. 12a) eine schematische Detail-Darstellung eines 2D- Mikroscanners, bei dem zwei Mikrolinsen L2 und L3 vor dem Zwischenbild L7 angeordnet sind. In Fig. 12b) ist zu sehen, wie das Zwischenbild L4 in x-Richtung um den Betrag sx verschoben wird, wenn die Linse L2 um die Strecke lx ausgelenkt wird. In Fig. 12c) ist gezeigt, wie das Zwischenbild L4 in y-Richtung um den Betrag sy verschoben wird, wenn die Linse L3 um die Strecke ly ausgelenkt wird.
Fig 13 zeigt in Abbildung Fig. 13a) eine schematische Detail-Darstellung eines 2D- Mikroscanners, bei dem zwei Mikrolinsen L2 und L3 vor dem Zwischenbild L7 angeordnet sind. In Fig. 13b) ist gezeigt, wie das Zwischenbild L4 in z-Richtung um den Betrag sz verschoben wird, wenn die Linse L3 um die Strecke lz ausgelenkt wird.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Laserbohrprozesses. In Fig. 14 a) ist das Ergebnis der Bohrung mit einem homogenen Strahlprofil eines Multi-Mode-Laserstrahls zu sehen. In Fig. 14b) ist das Ergebnis einer Bohrung mit einem durch hochdynamische Ablenkung homogenisierten Strahlprofil eines Grund-Mode-Laserstrahls dargestellt. Der Divergenzwinkel q' c gibt die Konizität der Bohrung vor. Im Fall des homogenisierten Grund- Mode-Strahlprofils bleibt die hohe Strahlqualität des Lasers erhalten. Hierbei ist der
Divergenzwinkel q' c und somit die Konizität der Bohrung deutlich geringer.
Die hier gezeigten Ausführungsformen stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind
gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
Bezugszeichenliste:
1 Mikroscanner
F1 Faserende
F2 Piezoelement, Piezoantrieb
F4 erster elektromagnetischer Aktor
F5 zweiter elektromagnetischer Aktor
F6 Fokussierlinse, F-Theta-Linse
F 7 Fokus
L2 erste verschiebbare Mikrolinse
L3 zweite verschiebbare Mikrolinse
L4 zweites Zwischenbild, zweiter Zwischenfokus P2 erste plan-parallele Platte
P3 zweite plan-parallele Platte
P4 Kollimator
P5 Abbildungssysstem
P6 erstes Zwischenbild, erster Zwischenfokus ax Auslenkung des Faserendes in x-Richtung
Ix Auslenkung der ersten Mikrolinse in x-Richtung ly Auslenkung der zweiten Mikrolinse in y-Richtung sx mikroskopische Strahlablenkung in x-Richtung s'x makroskopische Strahlablenkung in x-Richtung sy mikroskopische Strahlablenkung in y-Richtung s'y makroskopische Strahlablenkung in y-Richtung ax Drehung der ersten plan-parallelen Platte ay Drehung der zweiten plan-parallelen Platte q' c Divergenzwinkel

Claims

Patentansprüche:
1. Mikroscanner (1 ) zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende (F1 ) austretenden Laserstrahlung, wobei der Mikroscanner (1 ) eine mikrooptische Systemkomponente (F2, F3, F4, F5, L2, L3, P2, P3) zur Ablenkung des Laserstrahls im Objektraum in einer Ebene aufweist, wobei der Mikroscanner (1 ) ein im Objektraum angeordnetes mikrooptisches System zur Ablenkung des Laserstrahls aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikrooptische System mindestens zwei mikrooptische Elemente aufweist, wobei die mikrooptischen Elemente mindestens eine drehbare Platte oder
mindestens einen beweglichen Spiegel oder mindestens eine verschiebbare
Mikrolinse umfassen.
2. Mikroscanner (1 ) gemäß Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mikroscanner (1 ) eine Mehrzahl mikrooptischer Systemkomponenten (F2, F3, F4, F5, L2, L3, P2, P3) zur Ablenkung des Laserstrahls im Objektraum in einer Mehrzahl von Ebenen aufweist.
3. Mikroscanner (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mikroscanner (1 ) ein im Objektraum angeordnetes mikromechanisches Element zur Auslenkung des Faserendes (F1 ) aufweist.
4. Mikroscanner (1 ) gemäß Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikromechanische Element einen Piezoantrieb (F2) aufweist.
5. Mikroscanner gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikromechanische Element einen elektromagnetischen Aktor (F4, F5) aufweist.
6. Mikroscanner (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikrooptische Element den Werkstoff Diamant aufweist.
7. Mikroscanner (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikrooptische System zwei um sich selbst drehbare plan-parallelen Platten (P2, P3) aufweist.
8. Mikroscanner (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikrooptische System zwei senkrecht zur Strahlrichtung verschiebbare Mikrolinsen (L2, L3) aufweist.
9. Mikroscanner (1 ) gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mikrooptische System zwei zusätzlich in Strahlrichtung verschiebbare Mikrolinsen (L2, L3) aufweist.
10. Mikroscanner (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Mikroscanner (1 ) ein Abbildungssystem (PS) zur Abbildung des Faserendes als erstes Zwischenbild (P6) aufweist.
11. System zur Anpassung der Leistungsdichteverteilung einer über eine Faser geführten und an einem Faserende (F1 ) austretenden Laserstrahlung,
dadurch gekennzeichnet,
dass das System einen Mikroscanner (1 ) gemäß einem der vorherigen Ansprüche und einen Makroscanner aufweist.
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