本发明专利技术涉及一种用于产生具有不同射束剖面特性的激光束(3)的方法以及一种相应的机构(10)，其中，激光束(2)被输入到多包层光纤(1)、尤其是双包层光纤的一个光纤端部(1a)中并且从该多包层光纤(1)的另一光纤端部(1b)输出，为了产生输出的激光束(3)的不同的射束剖面特性，使入射的激光束(2)选择性地至少输入到该多包层光纤(1)的内光纤芯(4)中或者至少输入到该多包层光纤(1)的至少一个外环形芯(6)中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于产生具有不同射束剖面特性的激光束的方法和机构。
技术介绍
在通过激光射束进行的材料加工中，对于不同的过程和用途，对特征性激光束参数例如加工部位上的焦点直径、强度分布或者射束剖面特性，分别有不同的要求。因此，激光加工设备中的过程改变或应用改变通常会带来相应的改装投入，所述改装投入可能包括相对简单的更换单个光学部件，直至转换为另一种设备。由DE 38 33 992 Al例如已知一种用于达到特定的激光束特性的方法，在该方法中，两个激光束源的激光束在不同的输入角度下输入到传统的光导纤维中。根据具有不同波长的两个激光束的输入角度进行射束成型，这两个波长是分别针对相应的生物学或医学处理任务来适应性选择的。除了使用两个激光源外，在该方法中还可使用一个唯一的、其波长可切换的激光源。在此，输入到光导纤维的条件主要取决于对应的波长。但如果应用例如不要求不同的波长或者反而甚至要求使用唯一的一种波长，则上述方法由于对这样情况而言及其复杂并且由于针对不同用途的专门化是受限的，因而证明不是最适宜的。此外，所提出的方法局限于与波长相关的射束成型，这又导致其应用可能性受限。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，给出一种用于产生具有不同激光束剖面特性的激光束的方法，所述方法在使用多个激光束源或者仅使用一个唯一的、尤其具有唯一一种波长的激光束源的情况下允许以较低的投入根据应用情况特定地改变激光束特性，并且提供一种用于该方法的机构。此外还力求，在降低所述机构或者方法的复杂程度的同时尽可能扩宽射束剖面特性对各种不同应用的适应能力。根据本专利技术，上述目的通过一种方法实现，在该方法中，激光束输入到多包层光纤、尤其是双包层光纤的一个光纤端部中并且从该多包层光纤的另一个光纤端部输出，并且，为了产生输出的激光束的不同的射束剖面特性，入射的激光束选择性地或者至少输入到该多包层光纤的内光纤芯中、或者至少输入到该多包层光纤的至少一个外环形芯中，或者选择性地使第一激光束至少输入到该多包层光纤的内光纤芯中并且使不同的第二激光束至少输入到该多包层光纤的至少一个外环形芯中。在本专利技术意义上，对于多包层光纤意理解为具有一个内光纤芯和至少一个外环形芯的光纤，例如具有唯一一个外环形芯的双包层光纤或者具有与第一外环形芯相衔接的另一外环形芯的三包层光纤。为了改变输出的激光束的射束剖面特性，入射的激光束被不同地输入到多包层光纤的一个或多个纤芯中。为了简便起见在下面的说明书中借助双包层光纤来描述本专利技术，其中，对于专业人员而言，显然，本专利技术的原理也能够很容易地转用到具有与第一外环形芯相衔接的其它外环形芯的多包层光纤上。具有两个纤芯的双包层光纤具有一个内光纤芯以及一个包绕该内光纤芯的、尽可能薄的、低折射的包层。接下来是一个唯一的外环形芯，该外环形芯同样被低折射的第二包层包绕。此外可以有由玻璃构成的另一个层，该层确定该光纤的外直径，但对光纤在射束引导方面的功能没有影响。最后是一由合成材料、例如硅酮和/或尼龙构成的表层，它用于保护光纤。根据本专利技术，通过使用双包层光纤，根据输入到内光纤芯中、外环形芯中或者既输入到内光纤芯中也输入到外环形芯中而定，可以在光纤输出端上的不同射束剖面特性之间选择。在借助激光束进行材料加工时，尤其在使用kw范围内的高功率的情况下，在这些输入方案之间转换使得例如能够在具有清晰焦点的较好射束质量(如同例如在激光切割过程中所需的那样)和与此相对具有“模糊”焦点以及在射束截面中具有近乎均匀的强度分布的、“降低”的射束质量(这尤其适用于焊接过程)之间选择。为了获得高的激光束质量，使激光束输入到双包层光纤的内光纤芯中，该双包层光纤在这种情况下如同传统的标准光纤一样，其纤芯周被低折射的包层围绕。如果反之需要具有扩宽的剖面、具有例如均匀的强度的激光束，则使激光束输入到外环形芯中或者既输入到内光纤芯中也输入到外环形芯中。那么，视应用而定，在双包层光纤的输出端上获得的激光束具有根据内光纤芯而被填充的圆形剖面，具有根据外环形芯的环形剖面、具有根据两个纤芯区域共同被填充的圆形剖面(带有窄的、由于第一包层而缺失的环)，或者具有上述剖面特性的相应中间级。在本专利技术方法的一种优选变型中，为了使激光束选择性地输入到双包层光纤中，在入射的激光束与该双包层光纤的输入侧端面之间在横向于激光束的方向上进行相对运动，尤其以平行移动的形式。如果双包层光纤的输入侧端面横向于激光束运动，则不需要附加的光学元件由于在不同的输入之间转换。如果激光束在其射到双包层光纤上之前足够长地自由射束传播，则也可以进行角度形式的激光束偏转，该偏转也被理解为横向于输入侧端面的轴线的偏转，以使激光束输入到双包层光纤的内光纤芯中和/或外环形芯中。在这种情况下涉及到激光射束轴绕一个点的旋转，而不是移动，其中，输入的入射角的改变应保持可忽略不计。在本专利技术方法的另一优选变型中，为了使激光束选择性地输入到双包层光纤中，入射的激光束分别以不同射束横截面、尤其分别以不同的射束直径投影到双包层光纤的输入侧端面上。这些不同的射束直径例如可通过一可沿激光射束轴移动的光具例如透镜或光阑来调节，该光具根据其移动位置而将激光束或者仅输入到内光纤芯中、或者输入到外环形芯中，或者不仅输入到内光纤芯中而且输入到外环形芯中。替换地，也可由此来调节一种不同的射束横截面或者射束直径:使一光具、例如透镜或光阑选择性地运动到激光束的光路中或者从该光路中运动出来。在另一替换方案中，可通过使用激光源来使射束横截面或者射束直径适配于到双包层光纤中的希望的输入比例，该激光源能够选择性地通过具有不同射束引导特性(如例如可通过引导射束的光波导体芯的直径来调节的射束引导特性)的光波导体来引导。选择到双包层光纤中的输入比例的该原理也可转应到配属给前置的光波导体的激光束源的应用上，尤其可转用到具有不同射束质量的激光源上。在本专利技术方法的另一优选变型中，为了使激光束不仅输入到内光纤芯中而且输入到所述至少一个外环形芯中，入射的激光束分为至少两个子射束，这些子射束分别输入到该双包层光纤的两个芯之一中。通过这种方式，一方面能够非常好地控制内光纤芯与外环形芯之间的射束功率分配(如果同时要求向两个芯输入)。另一方面，借助两个子射束能够非常简单地在输入时空出双包层光纤的第一包层的区域。因为恰好对于高功率范围内的应用重要的是，没有激光射束输入到双包层光纤的第一包层或第二包层中。输入到包层中的射束以相对于光纤轴的大角度在内光纤芯中或外环形芯中传播并且在光纤端部上同样以大角度射出，由此可使衔接在后面的光具变热。此外，位于第二包层内的射束可能还会破坏光纤的表层。为了可靠地避免激光射束在包层内传播，例如可使用模消除器(modestripper)。因此也相应地优选，在转换过程期间没有激光射束输入到双包层光纤中，以避免包层内的可能的传输。这例如可通过关闭激光器来实现，或者也可通过使用射束阻挡器而使射束偏转到吸收器中来实现。本专利技术的另一方面还涉及一种适合于实施上述方法的机构，根据本专利技术，该机构具有一双包层光纤以及一可转换装置，该双包层光纤具有一个内光纤芯和至少一个外环形芯，该可转换装置具有至少两个转换位置，在这些转换位置中，入射的激光束选择性地或者至少输入到该双包层光纤的内光纤芯中、或者至少输入本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.08 DE 102010003750.81.关于产生具有不同射束剖面特性的激光束(3)的方法，其特征在于， 使一激光束(2 ;61，62)输入到一多包层光纤(I)、尤其是双包层光纤的一个光纤端部(Ia)中并从该多包层光纤(I)的另一光纤端部(Ib)输出；并且 为了产生输出的激光束⑶的不同的射束剖面特性，使入射的激光束(2 ;61，62)选择性地或者至少输入到该多包层光纤(I)的内光纤芯(4)中或者至少输入到该多包层光纤(I)的至少一个外环形芯￠)中，或者选择性地使一第一激光束￠1)至少输入到该多包层光纤(I)的内光纤芯(4)中而使一不同的第二激光束￠2)至少输入到该多包层光纤(I)的至少一个外环形芯(6)中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了使所述激光束(2)选择性地输入到该双包层光纤(I)中，在入射的激光束(2)与该多包层光纤(I)的输入侧端面(8)之间在横向于所述激光束(2)的方向(12)上进行相对运动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了使所述激光束(2)选择性地输入到所述双包层光纤(I)中，使入射的激光束(2)分别以不同的射束横截面、尤其分别以不同的射束直径投射到该双包层光纤(I)的输入侧端面(8)上。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了使所述激光束(2)不仅输入到内光纤芯(4)中、而且输入到所述至少一个外环形芯(6)中，使入射的激光束(2)分成至少两个子射束(2a，2b)，使这些子射束分别输入到该多包层光纤(I)的所述芯(4，6)之一中。5.关于产生具有不同射束剖面特性的激光束(3)的机构(10；20 ；30 ;60)，其特征在于: 一多包层光纤(I)、尤其是双包层光纤，具有一个内光纤芯(4)和至少一个外环形芯(6);以及 一可转换装置(11，13 ;21，22 ；23 ;31，32 ;65)，具有至少两个转换位置，在这些转换位置中，入射的激光束(2 ;61，62)选择性地或者至少输入到该多包层光纤(I)的内光纤芯(4)中或者至少输入到该多包层光纤(I)的所述至少一个外环形芯(6)中，或者选择性地使一第一激光束￠1)至少输入到该多包层光纤(I)的内光纤芯(4)中而一不同的第二激光束(62)至少输入到该多包层光纤(I)的至少一个外环形芯(6)中。6.根据权利要求5所述的机构，其特征在于，所述可转换装置具有一可调节的偏转光具(11，21，31，32)，该偏转光具...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·胡贝尔，W·安德烈施，M·胡翁克，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：
国别省市：
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