Adaptive Optik und Sensorik im Strahlführungssystem von by Gorriz

By Gorriz

6 Zusammenfassung und Ausblick Mit Hilfe eines Programms, das das Fresnel-Kirchhoffsche-lntegral numerisch misplaced, wur den Beugungseffekte berechnet, die in einem Strahlfuhrungssystem auftreten konnen. Da bei wurden die Intensitatsschwankungen im Freistrahl und im Fokusstrahlengang unter sucht. Erganzend zu bisherigen Ergebnissen zeigt sich, dass die Intensitatsschwankungen im Fokusstrahlengang wesentlich grosser als im Freistrahl sind. Diese Schwankungen kon nen die Ursache fur unterschiedliche Bearbeitungsergebnisse sein, die beim Verfahren ei ner "fliegenden Optik" auftreten. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass eine sorgfaltige Aus legung des Strahlfuhrungssystems notwendig ist (Kap. 3.6). Gleichzeitig machen die Ergebnisse klar, dass bei veranderlichen Strahlwegen eine Adap tion des Laserstrahls an den jeweiligen Strahlweg im Strahlfuhrungssystem sinnvoll ist. Ein solche Adaption kann mit einem geregelten Strahlfuhrungssystem, das aus einem Strahlsensor, einem adaptiven Spiegel und einer Regelelektronik besteht, erfolgen. Mit den Laboruntersuchungen (Kap. four) wurde die prinzipielle Funktionstuchtigkeit eines geregelten Strahlfuhrungssystems unter Beweis gestellt. Derzeitiger Stand der Entwick lung ist die Realisierung von industriell einsetzbaren Prototypen (Sensor, adaptiver Spie gel, Kap. 5). Damit ist die Grundlage geschaffen, um weitergehende Untersuchungen eines geregelten Strahlfuhrungssystems im Einsatz in der Lasermaterialbearbeitung durchzufuh ren. Der nachste Schritt ist die Integration in eine Anlage und der Betrieb unter Industriebedin gungen. Zu untersuchen ist dabei der Einfluss von verschiedenen Moden auf die Zuverlas sigkeit des structures. Da der Strahl immer unter Fernfeldbedingungen untersucht wird (der Messstrahl wird durch die erste Linse fokussiert), durften Intensitatsschwankungen im Nah feld die Messungen nicht beeinflussen. So ist das Verfahren auch fur Laserstrahlen an wendbar, die in instabilen Resonatoren erzeugt w

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Jm2+n2). 4) Darin ist P 0 die eingestrahlte Gesamtleistung und r die Reflektivität des Spiegels. In Reflexion geht demnach der Hauptanteil in die nullte Ordnung (Gl. 3), auf die nächsten Ordnungen entfallen insgesamt nur wenige Prozent (Gl. 2). Bei einer Reflektivität von 97,8% für diamantgefrästes Kupfer gehen somit 93,6% in die nullte Ordnung des Arbeitsstrahls. In Transmission geht die meiste Leistung in die nullte Ordnung. 6) Das besondere dabei ist, daß jede Ordnung für sich ein genaues Abbild des Originalstrahls ist.

1 Verfahren zur Messung des Ortes der Strahltaille Bei der realisierten Versuchsanordnung wird ein Lochabstand a von 3mm und ein Bohrungsdurchmesser s von 0,5mm verwendet. Dies ergibt einen Transmissionskoeffizienten von t=2,2·10-2. 2 gezeigten Strahlteilern existiert nicht, da der Strahllediglich reflektiert wird. Die Energie, die an der Spiegeloberfläche absorbiert wird, kann durch Kühlung des Spiegelsubstrats abgeführt werden. Eine gleichmäßige Kühlung wird durch Kühlkanäle im Spiegelkörper möglich.

16 ist das Zmax· Das größere Problem bei der "fliegenden Optik" ist aber das Wandern der Strahltaille im Fokusstrahlengang. Durch die Verschiebung der Fokussieroptik bzgl. des Lasers bzw. der Strahltaille ändert sich auch die Lage der Strahltaille hinter der Fokussieroptik (Gl. 20). Dieses Problem kann man dadurch lösen, daß der Strahl sehr weit aufgeweitet wird und so zwischen Zmin und Zmax kaum seinen Krümmungsradius ändert. 9) zwischen Zmin und Zmax und macht die Rayleighlänge ZR0 so groß, daß M relativ unempfindlich von z wird.

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