光学设备及激光加工设备制造技术

一种光学设备(1)，包括载体(4)、光学元件(2)和辐射热沉(3)，其中光学元件(2)安装在载体(4)上，光学元件(2)可移动地附接到载体(4)，载体(4)具有凹部(7)，其中光学设备(1)布置成与电磁辐射(9)相互作用，将电磁辐射(9)分成第一部分(91)和第二部分(92)，光学元件布置成在可限定的方向上偏转第一部分，并且第二部分(92)入射到凹部(7)中并且照射在辐射热沉(3)上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
光学设备及激光加工设备

技术介绍

[0001]光学设备布置成通过反射、衍射或折射以预定方式与专用波长范围的电磁辐射相互作用。特别地，光学设备布置成通过反射以预定方式偏转激光束。

技术实现思路

[0002]根据一个实施例，光学设备包括载体、光学元件和辐射热沉(radiation sink)。例如，在操作中，电磁辐射以预定方式照射到光学元件上。光学元件可以是反射镜，其布置成反射专用波长范围的电磁辐射。特别地，反射镜对于专用波长范围的光具有至少99％的反射率，特别地至少99.9％。特别地，反射镜是介质镜。优选地，介质镜不吸收第二部分，而是透射第二部分。有利地，第二部分不加热并因此损坏反射镜。因此，介质镜优于金属反射镜，因为由第二部分产生的多余热量可在与反射镜不同的位置处耗散。
[0003]光学元件安装在载体上。例如，光学元件可移动地附接到载体。光学元件可以通过铰链和/或弹簧连接到载体。例如，光学元件通过弯曲梁附接到载体。特别地，光学元件可相对于载体围绕第一旋转轴线和第二旋转轴线旋转。第一旋转轴线和第二旋转轴线相对于彼此倾斜地延伸，特别是垂直地延伸。第一和/或第二旋转轴线可以是假想的直线，其有助于描述光学元件相对于载体的运动。例如，第一旋转轴线和第二旋转轴线在光学元件中延伸或沿着光学元件的表面延伸，优选地沿着反射表面延伸。
[0004]载体可以包括印刷电路板，特别是由印刷电路板组成。例如，载体包括致动器或致动器的一部分，致动器布置成向光学元件施加力。例如，致动器或致动器的一部分可以是线圈或磁体。线圈可以集成在印刷电路板的层结构中。致动器可以布置成在光学元件和载体之间施加压力，这引起光学元件沿着其主延伸平面的平移、垂直于其主延伸平面的平移和/或围绕第一或第二旋转轴线的旋转。
[0005]根据一个实施例，载体具有凹部。该凹部可以是盲孔或在一个方向上完全延伸穿过载体的凹部。特别地，存在穿过载体的一个截面，其中凹部沿所述平面完全被载体围绕。换句话说，载体具有围绕凹部的框架状结构。
[0006]根据一个实施例，光学设备布置成与电磁辐射相互作用，将电磁辐射分成第一部分和第二部分。光学元件布置成在可限定方向上偏转第一部分。第二部分入射到凹部中并照射到辐射热沉上。例如，辐射热沉布置在凹部中。可替代地，在凹部完全延伸穿过载体的情况下，辐射热沉可以沿着通过光学元件传输的光的光路放置在凹部的外部。例如，光学元件和辐射热沉布置在载体的相对侧上。辐射热沉对于电磁辐射可以具有特别小的反射率和小的透明度。特别地，辐射热沉具有黑色表面，光照射在该黑色表面上。此外，辐射热沉的反射率可以通过粗糙表面来降低。辐射热沉可以包括具有特别高的导热系数的材料。例如，辐射热沉包括金属。辐射热沉可以包括液体单元，该液体单元布置成借助于冷却液体来降低辐射热沉的温度。特别地，辐射热沉可以包括通道，液体单元通过该通道泵送冷却液体。辐射热沉可以包括冷却翅片，其布置成增加辐射热沉的表面，以增加与周围大气的热交换。此外，辐射热沉可以包括热管，其布置成将热量从载体和/或光学元件传导离开。
[0007]根据一个实施例，光学设备包括载体、光学元件和辐射热沉。光学元件安装在载体上，并且光学元件可相对于载体移动。第一旋转轴线和第二旋转轴线相对于彼此倾斜地延伸。载体具有凹部，其中透射通过光学元件的光照射在辐射热沉上。特别地，透射通过光学元件的光入射到凹部中。
[0008]其中，这里描述的显示单元基于以下考虑。载体、光学元件的温度以及载体和光学元件之间的机械连接的温度对光学元件的相对运动和光学元件的光学特性具有主要影响。因此，希望在操作期间保持载体和光学元件的温度恒定。特别地，避免通过光在载体或光学元件中的吸收而输入的热量是有益的。
[0009]这里描述的光学设备利用了这样的思想，即不以预期方式与光学元件相互作用的电磁辐射被辐射热沉吸收。结果，降低了电磁辐射对载体、光学元件以及载体和光学元件之间的机械连接的温度的影响。有利地，光学设备的光学和机械特性特别稳定，这导致光学设备的特别高的精度和可靠性。
[0010]根据一个实施例，电磁辐射和第一部分和/或第二部分入射到凹部中。
[0011]根据一个实施例，凹部从载体的第一侧到载体的第二侧完全延伸穿过载体，其中第一侧与第二侧相对。例如，光学元件布置在载体的第一侧上，并且辐射热沉布置在载体的第二侧上。例如，在侧向方向上，辐射热沉突出到凹部上方。这里和下文中，侧向方向是沿着载体的主延伸方向的方向。有利地，在侧向方向上，辐射热沉的尺寸不受凹部的尺寸限制。因此，辐射热沉可以特别大，这允许借助于辐射热沉吸收特别大量的热，而基本上不影响载体和/或光学元件的温度。
[0012]根据一个实施例，载体和辐射热沉通过隔热材料连接。例如，辐射热沉通过隔热材料机械地连接到载体。因此，载体和辐射热沉间接连接。特别地，在辐射热沉和载体之间不存在直接接触。辐射热沉包括具有比隔热材料更大的导热系数的材料。特别地，辐射热沉包括具有至少10W/(mK)，优选至少100W/(mK)的热导率的材料，例如金属，或由其组成。隔热材料包括具有至多5W/(mK)、优选至多1W/(mK)的导热系数的材料，例如聚合物或陶瓷，或由其组成。在载体和辐射热沉之间可以存在间隙，其中间隙填充有气体。所述气体可以具有至多10
‑3hPa的特别低的压力。有利地，隔热材料减少了从辐射热沉传递到载体的热量。
[0013]根据一个实施例，光学元件是反射镜。特别地，该反射镜是分布式布拉格反射器(DBR)或分色镜。该反射镜可以具有对用于材料加工的激光束的电磁辐射特别高的反射率。特别地，该反射镜包括在一个表面上具有DBR或银层的石英玻璃衬底，其中DBR或银层提供反射镜的反射表面。例如，反射镜没有用于液体冷却或空气冷却的装置。特别地，反射镜没有冷却翅片，冷却翅片用于增加反射镜表面以简化热交换的目的。
[0014]根据一个实施例，反射镜固定地附接到布置成与反射镜一起移动的底架，其中反射镜和底架形成光学设备的可移动部分，该可移动部分相对于光学设备的固定部分移动，并且可移动部分的重心与第一旋转轴线之间的距离不大于0.5mm，并且可移动部分的重心与第二旋转轴线之间的距离不大于0.5mm。光学设备的固定部分包括载体。特别地，固定部分包括光学设备的所有部分，其不相对于载体移动。第一旋转轴线和第二旋转轴线可以沿着反射镜的反射表面延伸。优选地，第一和第二旋转轴线在由反射表面限定的平面中延伸。例如，反射镜具有特别低的质量。反射镜可以具有至多20克的质量。反射镜的质量可以沿着反射镜的整个反射表面均匀地分布。例如，反射镜在垂直于反射表面的方向上具有恒定的
厚度。可替代地，在更靠近第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的区域中，反射镜在垂直于反射镜的反射表面的方向上具有比在更远离第一旋转轴线和/或第二旋转轴线的区域中更大的厚度。
[0015]特别地，第一旋转轴线和/或第二旋转轴线是假想轴线。在此以及在下文中，假想的旋转轴线描述了在预期操作期间可移动部件围绕其旋转的轴线，由此引导该旋转的承载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学设备(1)，包括载体(4)、光学元件(2)和辐射热沉(3)，其中
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所述光学元件(2)安装在所述载体(4)上，
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所述光学元件(2)可移动地附接到所述载体(4)，
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所述载体(4)具有凹部(7)，其中
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所述光学设备(1)布置成与电磁辐射(9)相互作用，将所述电磁辐射(9)分成第一部份(91)和第二部份(92)，所述光学元件布置成在可限定方向上偏转所述第一部分，以及所述第二部分(92)照射在所述辐射热沉(3)上。2.根据权利要求1所述的光学设备，其中，所述电磁辐射(9)和所述第一部分(91)和/或所述第二部分(92)入射到所述凹部(7)中。3.根据权利要求2所述的光学设备(1)，其中，所述凹部(7)从第一侧(45)到第二侧(46)完全延伸穿过所述载体(4)，其中，所述第一侧(45)与所述第二侧(46)相对。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备，其中，所述载体(4)和所述辐射热沉(3)通过隔热材料(31)连接，其中，所述隔热材料(31)的导热系数低于所述辐射热沉(3)的导热系数。5.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备(1)，其中，所述反射镜固定地附接到布置成与所述反射镜一起移动的底架，其中所述反射镜和所述底架形成所述光学设备的可移动部分，所述可移动部分相对于所述光学设备的固定部分移动，并且所述可移动部分的重心与所述第一旋转轴线之(21)间的距离不大于0.5mm，并且所述可移动部分的重心与所述第二旋转轴线(22)之间的距离不大于0.5mm。6.根据权利要求5所述的光学设备(1)，包括支承件，所述支承件布置成将所述可移动部分支承在所述载体(4)上，其中所述支承件包括至少两个弯曲梁，致动器，其布置成产生实现彼此独立地围绕所述第一旋转轴线的旋转和围绕所述第二旋转轴线的旋转的力，其中
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所述致动器包括固定地附接到所述可移动部分的线圈，以及
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所述弯曲梁包括所述线圈的电触点。7.根据权利要求1至3中任一项所述的光学设备，包括致动器，其布置成产生实现彼此独立地围绕所述第一旋转轴线的旋转和围绕所述第二旋转轴线的旋转的力，其中
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所述致动器包括固定地附接到所述载体的线圈，以及
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所述线圈与所述可移动部分之间的热阻高于所述线圈与所述载体之间的热阻。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼纽尔，
申请(专利权)人：奥普托图尼股份公司，
类型：发明
国别省市：