[发明专利]用于使电磁波束定形状的光学装置及其用途、束处理装置及其用途以及束处理方法

说明书

提供了一种用于使电磁波束定形状的光学装置及光学装置的用途、一种束处理装置及束处理装置的用途以及一种束处理方法。该光学装置具有光学元件以及激励器装置，该光学元件位于束传播方向内，该激励器装置功能性地连接至光学元件以用于引起焦点沿着焦点振荡路径在垂直于束传播方向的平面的x方向和y方向中的至少一者上的振荡。

技术领域

本发明涉及一种用于使电磁波束定形状的光学装置及其用途、一种束处理装置及其用途以及一种束处理方法。

背景技术

对使用电磁波束来处理工件、例如金属片材的激光束切割的主要需求是为了提高处理过的工件的质量。

例如，当使用激光束来切割金属片材时，通常使用可以是活性的或惰性的辅助气体。使用氧气作为活性气体，金属在被激光束加热到点火温度后燃烧并且汽化。氧气与金属之间的反应实际上以热的形式产生了额外的能量，从而支持了切割工艺。具有非常低的粘度的熔融液态金属通过氧气射流的剪切力被从切口中去除。当使用比如氮气的惰性气体进行切割时，材料仅靠激光功率被熔化，并且通过气体射流的动能被从切缝中吹出。

为了获得高质量的处理过的工件，期望的是优化的束质量，这可以通过改变束斑直径以及需要时改变束斑形状来实现。束斑可以被理解为电磁波束的垂直于电磁波束的传播方向的例如在聚焦平面内的强度分布。根据待处理的工件的厚度和材料以及具体的处理类型来调节束斑可以使束处理装置的性能提高。

束质量可以例如通过以恒定的传播角度来改变束斑直径而被改变，从而调节束参数乘积(BPP)。为了使用典型的束处理头实现这种类型的束定形，需要附加的光学部件、比如透镜或传输光纤。但是，特别是在用大功率激光束(1kW)处理工件时，在激光束的自由路径内使用其他光学部件可能会是不利的。

US 8781269 B2公开了一种用于产生具有不同的束轮廓特征的激光束的方法。激光束耦接到多包层光纤的一个光纤端部。为了产生输出激光束的不同的束轮廓特性，将输入激光束选择性地耦接到多包层光纤的内部光纤纤芯或一个外环纤芯中。

US 9250390 B2涉及一种材料激光束处理系统。通过改变发射到波导中的激光束的输入会聚角和/或发射角，可以连续地改变输出斑的尺寸。

EP 2762263 A1公开了一种具有环形束的激光切割器，环形束的内直径和外直径在穿过聚光透镜的聚焦位置后趋于扩大。

EP 2778746 B1描述了一种用于束形成的光学装置，该光学装置具有两个板状光学元件，所述两个板状光学元件的厚度轮廓彼此相反。

DE 102015101263 A1图示了具有圆形表面图案的两个板状光学元件，两个板状光学元件包括交替的倾斜面并且位于准直的激光束内。

US 20160266393 A1公开了一种场映射光学系统和方法，所述场映射光学系统和方法通过在第一光场与第二光场之间创建中间光场，将具有已知空间相干的第一光场的光束转换为在距系统所需距离处具有所需的强度分布和平坦的波前的第二光场，该中间光场是从第二光场的傅立叶逆变换导出的。

EP 2894004 B1涉及一种用于使用照相机和可动镜进行激光加工的装置。

DE 102014210118 A1公开了一种光学系统，该光学系统具有外部壳体和可移动地支承在外部壳体内的内部壳体。该内部壳体至少包括准直透镜和聚焦透镜。内部壳体能够通过径向轴承径向地移动。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于使电磁波束定形状的改进的光学装置、和/或一种改进的束处理装置、和/或一种改进的束处理方法。

该目的通过根据本发明的第一方面的用于使电磁波束定形状的光学装置、根据本发明的第二方面的用途、根据本发明的第三方面的束处理装置、根据本发明的第四方面的用途以及根据本发明的第五方面的束处理方法来实现。