用于产生具有线状强度分布的激光射线的设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于产生具有线状强度分布的激光射线的设备。
【背景技术】
[0002]定义:如果没有明确给出一些其他的说明，那么激光射束、光束、分射束或射束不是指几何光学系统的理想化的射束，而是指实际的光束，诸如具有高斯形或改进的高斯形或平顶形的激光射束，该激光射束不是具有无限小的、而是具有膨胀的射束横截面。平顶分布或平顶强度分布或平顶形是指一种强度分布，该强度分布至少在一个方向方面主要可以由矩形函数(Rechteckfunkt1n)(rect(x))描述。在此，具有百分比范围中的矩形函数偏差或者具有倾斜的侧面的实际强度分布同样可以称为平顶分布或平顶形。
[0003]由DE 10 2007 001 639 Al已知了一种文首述及类型的设备。在其中描述的设备中设置有多个多模式运行的激光光源。它们的激光射线在一个棒状的均匀器中混匀并且在此本身叠加。接着它们由准直透镜和聚焦透镜转换为工作面中的一种线状强度分布。
[0004]这样的具有线聚焦(Linienfokus)和均匀的强度分布的激光系统迄今在具有多模式激光源的很多技术应用中是众所周知的并且得到应用。对此的物理学基础是:多模式激光器的辐射可以分为射束并且这些射束能够接着几乎无干扰条纹地光学叠加并且能够混匀或者均匀化。这样由多模式激光源可以产生几乎任意几何形状的均匀的光场。在技术方面使用特别是具有矩形平顶强度分布的、矩形的和线状的光场。
[0005]在此证实为有问题的是:基本模式激光器不适合在DE 10 2007 001 639 Al中说明的均匀化和叠加。当今，基本模式激光器通常与早已众所周知的点聚焦共同使用。在少数例外情况中，在基本模式激光器中使用光束成形光学系统，其作用原理在物理上与在多模式激光器中根本不同:基本模式激光器的辐射是很内聚的，因而在本身相互叠加时产生严重的干扰条纹。因此在基本模式激光器中应用的光束成形在现有技术中通过衍射效应、就是说绕射地或者通过波阵面的内聚变形得以实现。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的问题是:提供一种文首述及类型的设备，该设备在尽管使用基本模式激光器的情况下也能够在工作面内产生比较均匀的线状强度分布。
[0007]这根据本发明通过文首述及类型的、具有权利要求1的特征部分特征的设备得以实现。从属权利要求涉及本发明的优选的构造。
[0008]根据权利要求1规定:激光光源构造成基本模式激光器，并且所述设备设计成使得由激光光源发出的激光射线中的每一个激光射线自身不叠加。通过这种方式不产生干扰的干扰条纹，内聚光在自身叠加时产生这些干扰条纹。
[0009]特别是可以通过放弃典型的多透镜均匀器保障各个基本模式激光器的光自身不叠加。这样的多透镜均匀器将激光射线分成大量的分射束，并且接着这些分射束自身叠加。
[0010]可以规定:激光光源能够产生折射率(Beugungsmasszahl)M2小于2.0、特别是小于1.5、优选小于1.3的激光射线，例如能够产生折射率M2为1.05的激光射线。
[0011]优选激光光源相应构造成光纤激光器。在过去的几年里，根据用于所有类型的材料加工的销售额和件数，增长最快的激光器类型为光纤激光器。在多个应用领域中，光纤激光器相对传统的固体激光器和气体激光器显示出明显的性价比优势。光纤激光器的出众之处在于高的射束质量和清晰度并且创造了用于材料加工的新的功率记录。例如可以采购到高达50kW的基本模式激光器。通过根据本发明的设计具有的可能性是:利用光纤激光器的特殊性能挺进新的、迄今未达到的用于线聚焦应用的强度范围内。
[0012]可以规定:所述设备设计成使得工作面内的线状强度分布具有的长度与宽度的比率大于10、特别是大于20、优选大于30。具有大的纵横比的线状强度分布特别有益于多种用途。
[0013]所述设备可以设计成使得由各个激光光源发出的激光射线沿着线的纵方向基本上并排地设置在工作面内并且共同构成线状强度分布，其中，特别是仅仅各个激光射线的强度分布的侧面沿着线的纵方向叠加。通过这种方式在构造线时还避免了激光射线的不希望有的叠加。
[0014]光学工具可以包括准直的和/或成像的(abbildend)透镜。
[0015]另外存在的可能性是:光学工具包括至少一个转换构件，该转换构件能够将高斯分布转换为平顶分布，其中，转换构件例如可以是鲍威尔透镜或包括鲍威尔透镜。
[0016]特别地，所述设备可以包括多个转换构件，这些转换构件中的一个转换构件分别如下地配属给激光光源中的一个激光光源，即，由第一激光光源发出的激光射线延伸穿过第一转换构件，而由第二激光光源发出的激光射线延伸穿过第二转换构件。通过这种方式在工作面内相对矩形的强度分布可以相互连接，从而产生一条很均匀的线。
[0017]在此，一个转换构件或多个转换构件中的每一个转换构件另外能够通过转换将由它转换的激光射线均匀化，而在此相应的激光射线本身不叠加。这特别是因为一个转换构件或多个转换构件中的每一个转换构件如移相板那样将激光射线内的能量重新分配，而在此不实施叠加。只在邻接的、相对矩形的且在工作面内互相连接的强度分布之间发生叠加。但是这些强度分布并不是彼此内聚的，因而通过它们的叠加不产生干扰的干扰条纹。
[0018]存在的可能性是:所述设备包括用于光纤激光器的端部或用于与光纤激光器连接的光导纤维的金属箍(Ferrule)，其中，优选配属给各个激光光源的金属箍在至少一个共同的、特别是导热的保持件内相互连接。基于导热的保持件，激光光源可以在很高的功率的情况中运行。为了增大线的长度，可以将这些保持件中的多个保持件沿着线的纵方向相互连接。
[0019]另外存在的可能性是:光学工具包括至少一个保持件，该保持件特别是构造成导热的。在此至少一个导热的保持件还确保激光光源可以在功率很高的情况中运行。
[0020]可以规定:金属箍的至少一个保持件与光学工具的至少一个保持件相互连接成至少一个模块。在此特别是所述设备可以包括模块中的多个模块，所述模块包括保持件，这些模块能够模块化地、特别是沿着需产生的强度分布的纵方向相互连接。通过这种方式也可以增大线的长度。
【附图说明】
[0021]借助下文参照附图对优选实施例的说明使得本发明的其它特征和优点变得清楚明了。附图中:
[0022]图1为根据本发明的设备的第一实施方式的示意性侧视图；
[0023]图2为示意性曲线图，该曲线图为第一实施方式在线的纵向方面对工作面内的线状强度分布的产生加以说明；
[0024]图3为示意性曲线图，该曲线图在线的横向方面对工作面内的线状强度分布的产生加以说明；
[0025]图4为示意性曲线图，该曲线图示出工作面内的等强度线；
[0026]图5为根据本发明的设备的第二实施方式的示意性侧视图；
[0027]图6为示意性曲线图，该曲线图为第二实施方式在线的纵向方面对工作面内的线状强度分布的产生加以说明；
[0028]图7为示意性曲线图，该曲线图在线的横向方面对工作面内的线状强度分布的产生加以说明；
[0029]图8为示意性曲线图，该曲线图示出工作面内的等强度线。
【具体实施方式】
[0030]在附图中相同的或功能形同的部件或光束标注相同的附图标记。另外，为了容易明确方向，在一些附图中画出坐标系。
[0031]由图1中可以清楚看到的第一实施方式包括多个构造成基本模式激光器的激光光源。特别是激光光源为光纤激光器。在图1中画出一个光导纤维I的端部，该光导纤维要么是光纤激光器的组成部分要么与这个光纤激光器连接。光导纤维I为基本模式纤维。激光光源和/和光导纤维I的输出侧的端部沿着在图1中延伸进入绘图平面的X方向并排地设置。
[0032]在其中每根光导纤维I的端部上设置有一个导热的和热优化的金属箍。特别是在此，多根光导纤维I的金属箍收纳在一个共同的保持件2内，该保持件同样构造成导热的和热优化的。多个所述保持件2可以沿着X方向直线并排地设置并且特别是相互连接，使得纤维端部的直线排列可以在任意的总长度上延伸。此外，保持件2可以吸收散光。
[0033]沿着从光导纤维I的端部中射出的激光射线3的传播方向Z设置有光学工具，这些光学工具在第一实施例中包括至少一个准直的透镜工具4、特别是至少一个准直的透镜组。所述至少一个透镜组可以构造成伸缩镜筒(Teleskop)并且具有相互直线对置的透镜，这些透镜的口径分别集中在配属的光导纤维I的纤芯中心点(