[发明专利]用于利用激光辐射作用旋转对称的构件的外侧的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于利用激光辐射作用旋转对称的构件的外侧的装置。

背景技术

定义：沿激光辐射的传播方向是指激光辐射的平均传播方向，特别是当该激光辐射不是平面波或者至少部分地发散时。当没有明确地额外指明某物时，激光射束、光束、部分光束或者射束指的不是几何上的光学的理想化了的射束，而是真实的光束、例如具有高斯轮廓或者改进的高斯轮廓或者Top-Hat轮廓的激光射束，该激光射束不具有无限小的而是伸展的射束横截面。

在由外部焊接旋转对称的、特别是圆柱体的塑料件时经常使用二极管激光器。在此，典型地使用两种方法或者装置类型。在已知的第一种装置中，射束绕构件运动，或者构件在激光射束中旋转。这种装置的缺点在于，必须使零件运动并且焊接不同时发生。这可能对于焊接缝的质量产生负面作用。在已知的第二种装置中，多个例如发散的辐射源由环状布置结构照射构件。图4示意性地示出一种这样的装置，在该装置中，五个激光辐射1由五个不同方向击中旋转对称的构件2上。

这种装置的缺点在于，构件2被照射的角度在构件2的表面上是不同的。因此，反射和吸收在构件上面有所波动。此外，可以仅针对构件的固定直径达到所定义的照射(见图4)。在构件2'直径较大时，不以激光辐射作用表面的各部分3(见图5)。在构件2”直径较小时，激光辐射的部分4经过构件2”旁边(见图6)。

发明内容

本发明的问题在于，创造一种开头提到类型的装置，在该装置中，利用激光辐射与构件的直径相对无关地进行作用，和/或在该装置中，击中到构件的外侧上的激光辐射具有较均匀的角度分布。

按照本发明，这点通过按照本发明的装置达到：一种用于利用激光辐射作用旋转对称的构件的外侧的装置，包括多个透镜，激光辐射能够穿过这些透镜并且这些透镜这样设计和/或设置，使得构件的对称轴线位于每个所述透镜的焦点处，其中，在运行所述装置时，利用激光辐射使构件的外周的整个角度空间被照射，对于数值孔径和透镜的数量适用：

NA＝sin(α/2)

其中，α＝360°/透镜数量。

按照本发明规定，所述装置包括多个透镜，这些透镜这样设计和/或设置，使得构件的对称轴线位于每个所述透镜的焦点处。通过这样的布置结构可以保证穿过透镜并且击中到构件上的激光辐射具有均匀的角度分布。该均匀的角度分布一方面可以保证构件的外侧沿周向方向被以激光辐射均匀地作用，其中，由于相同的击中角度，激光辐射的吸收和反射在外周上也不变化。另一方面，激光的均匀的角度分布对以下做出贡献，即，具有不同直径的各构件可以利用激光辐射优化地被作用。

存在如下可能性，即，所述装置包括均匀化器件，这些均匀化器件可以在激光辐射穿过透镜之前将其均匀化。按照这种方式保证激光辐射的击中到构件上的角度分布的大的均匀性。

在此例如可以规定，均匀化器件在透镜的数量小于8时这样设计，使得激光辐射具有强度朝向各边缘按照cos²(φ)下降的Top-Hat强度分布，并且所述均匀化器件在透镜的数量大于或者等于8时这样设计，使得激光辐射具有线性的Top-Hat强度分布。

存在如下可能性，即，所述均匀化器件具有一个、优选两个透镜阵列或者一个光导体。

备选地存在如下可能性，即，所述均匀化器件具有带有至少区段式的方形的光导区域的波导。

在此，光导区域的在光导区域的射入面和射出面之间延伸的第一延伸尺寸大于光导区域的垂直于第一延伸尺寸的第二和/或第三延伸尺寸，优选大至少3倍、特别是至少7倍、例如至少10倍，和/或优选大最高100倍、特别是最高50倍、例如最高40倍。通过这种设计例如可以创造均匀的、但朝向各边缘略微下降的、例如如cos²(φ)下降的强度分布。

可以规定，所述透镜中的至少两个或者每个具有相同的焦距。通过该措施可以构建同轴于构件的对称轴线的装置，由此更简单地达到击中到构件上的激光辐射的均匀的角度分布。

存在如下可能性，即，所述装置包括至少一个激光源、优选多个激光源，这些激光源能够产生用于对构件作用的激光辐射。特别是可以给每一个所述透镜配设激光源。例如激光二极管栅(Laserdiodenbarren)或者光纤耦合的二极管激光器适合作为激光源。