用于非对称光学射束成形的系统技术方案
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于非对称光学射束成形的系统
本专利技术涉及衍射光学元件，该衍射光学元件在光学系统中用于激光射束的射束成形并且尤其用于用于加工对于激光射束来说很大程度上透明的材料的激光射束的射束成形。本专利技术还涉及用于激光材料加工的系统和方法。
技术介绍
使用光的吸收来加工工件的可行方案、尤其通过将局部化的改性引入到工件中，是多种多样的。因此，所谓的体积吸收、即不局限到表面上的吸收提出加工对于激光射束来说很大程度透明的、脆硬的材料的可行方案。一般地，体积吸收通过一种非线性吸收来促进，在该非线性吸收中仅在与材料有关的(阈值)强度的情况下进行与材料的相互作用。在这里，非线性吸收理解为光的与强度有关的吸收，该吸收基本不基于光的直接吸收。代替地，所述吸收基于在与入射光(主要是在时间方面被限制的激光脉冲)的相互作用期间的吸收的增加。在此，电子可以通过逆轫致辐射接收如此多的能量，使得通过碰撞释放其他电子，使得电子产生速率超过重组速率。在一定条件下，对于雪崩式吸收所需的起始电子在开始时已经存在或者通过存在的剩余吸收借助线性吸收产生。例如在纳秒激光脉冲中，初始离子化可以导致温度升高，由于该温度...
【技术保护点】
一种用于尤其对于激光射束来说很大程度上透明的材料(9)的材料加工的方法，所述材料加工通过借助脉冲式激光射束(3)产生横向于激光射束的传播方向(5)的非对称形成的改性来实现，所述方法具有以下步骤：使所述激光射束(3)射束成形来形成在所述材料(9)中的拉长的聚焦区(7)，其中，所述聚焦区(7)这样形成，使得该聚焦区具有至少一个横向沿削平方向削平的强度最大值或非对称强度最大值的横向和/或轴向的排列，所述非对称强度最大值沿排列方向削平，将所述聚焦区(7)定位在所述材料(9)中，产生所述改性，并且使所述材料(9)和所述聚焦区(7)沿或横交于削平方向或者沿或横交于排列方向相对运动。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.19 DE 102014116957.3;2014.11.19 DE 10201411.一种用于尤其对于激光射束来说很大程度上透明的材料(9)的材料加工的方法，所述材料加工通过借助脉冲式激光射束(3)产生横向于激光射束的传播方向(5)的非对称形成的改性来实现，所述方法具有以下步骤：使所述激光射束(3)射束成形来形成在所述材料(9)中的拉长的聚焦区(7)，其中，所述聚焦区(7)这样形成，使得该聚焦区具有至少一个横向沿削平方向削平的强度最大值或非对称强度最大值的横向和/或轴向的排列，所述非对称强度最大值沿排列方向削平，将所述聚焦区(7)定位在所述材料(9)中，产生所述改性，并且使所述材料(9)和所述聚焦区(7)沿或横交于削平方向或者沿或横交于排列方向相对运动。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述排列方向在用于行进至少部分弯曲的加工路径的相对运动期间改变，尤其在横向于所述激光射束的扩展方向的平面中转动。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，非对称聚焦区、尤其至少一个削平的强度最大值在横向于所述激光射束的扩展方向的平面中非对称地、尤其椭圆形地形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述非对称聚焦区通过施加非旋转对称的相位曲线成形，尤其通过衍射光学射束成形元件(31)以相对于射束轴线非旋转对称的相位曲线成形。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述非对称聚焦区通过将相对于射束扩展方向非旋转对称的相位曲线施加到所述激光射束(3)的横向输入强度特性(31)上、尤其通过施加一个或多个进行射束成形的旋转对称相位曲线(43)成形，其中，所施加的进行射束成形的相位曲线(43)使得所述激光射束(3)配属有尤其反的或正常的贝塞尔射束类型的聚焦区的虚拟的或实际的光学图像(53)，在射束成形间距(Dp)上传播所述激光射束(3)，在该射束成形间距之后，所施加的进行射束成形的相位曲线(43)已经将所述横向输入强度特性(41)转化为横向输出强度特性(51)，使得所述横向输出强度特性(51)相比于输入强度特性(41)尤其具有至少一个处于所述射束轴线(45)外部的旋转对称的局部最大值(49)，阻挡所述旋转对称的局部最大值(49)的角度范围，尤其例如借助间隙光圈阻挡两个相对置的角度范围，并且将所述旋转对称的局部最大值(49)的未被阻挡的分量聚焦用于形成所述非对称聚焦区。6.根据权利要求5所述的方法，其中，适配——尤其放大或缩小——被阻挡的角度范围，用于调节所述聚焦区的包络范围的纵向延展以及横向于所述纵向延展的局部强度最大值的横向延展，尤其取决于进给路径的弯曲，和/或，其中，适配被阻挡的角度范围、尤其被阻挡的角度范围的方位角位置，用于调节所述局部强度最大值的排列方向。7.一种用于在激光加工时裂纹引导的方法，用于加工尤其对于脉冲式激光射束(3)很大程度上透明的材料(9)，用于进行所述材料(9)的分离或分离准备，所述方法具有以下步骤：在所述材料(9)中通过所述激光射束(3)到所述脉冲式激光射束(3)的非对称聚焦区(7)中的聚焦产生改性，其中，相继的改性沿着激光传播方向(5)和材料(9)之间的相对运动的方向彼此错位，并且所述改性中的每个改性具有在裂纹形成中的优选方向，并且所述相对运动方向和所述优选方向相互适配。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述优选方向材料相关地和/或激光射束参数相关地要么横交于要么沿着所述非对称改性的强度最大值的属于最大横向延伸的纵向轴线给定，并且，其中，所述改性尤其具有强度最大值沿着所述非对称改性的改性纵轴线的排列，并且所述强度最大值沿着所述改性纵轴线的方向削平地形成。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，此外还具有产生所述聚焦区以及尤其强度最大值沿传播方向(5)的调制，用于局部强度提高。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，此外还具有：通过外部施加尤其热地或机械地引起的应力来开始裂纹形成，之后将所有限界待分离的轮廓的改性引入到所述材料中。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，此外还具有：产生强度最大值的排列，所述排列的强度在所述排列的进给侧上低于在所述排列的背侧上，并且实施向着进给侧方向的相对运动，使得背侧存在比进给侧在裂纹形成中更强地施加优选方向，使得开始向着前面产生的改性的裂纹形成，但是抑制提前的裂纹形成。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，此外还具有：产生强度最大值的排列，该排列的形状和在所述排列的背侧上的强度如此选择，使得已经通过产生改性开始向着前面产生的改性的裂纹形成。13.一种用于激光射束(3)的射束成形的光学系统(1)，用于加工尤其对于所述激光射束(3)来说很大程度上透明的材料(9)，所述加工通过使所述材料(9)在沿传播方向(5)和横向于所述传播方向的另一方向拉长的聚焦区(7)中改性实现，所述光学系统具有：沿传播方向(5)形成所述聚焦区的光学元件，其中，沿传播方向(5)形成所述聚焦区的光学元件也使所述聚焦区沿横向于所述传播方向的另一方向变形，或者其中，在沿传播方向形成所述聚焦区的光学元件的射束下游布置有沿横向于所述传播方向的所述另一方向形成所述聚焦区的另一光学元件(50)。14.根据权利要求13所述的光学系统(1)，其中，沿横向于所述传播方向的另一方向形成所述聚焦区的光学元件可转动地布置，和/或其中，沿传播方向形成所述聚焦区的光学元件构造为衍射光学元件，和/或其中，沿横向于所述传播方向的另一方向形成所述聚焦区的光学元件构造为光圈。15.一种用于激光射束(3)的射束成形的光学系统(1)，用于加工尤其对于激光射束来说很大程度上透明的材料(9)，所述加工通过使所述材料(9)在沿传播方向(5)拉长的聚焦区(7)中改性实现，所述光学系统具有：衍射光学射束成形元件(31，73)，用于将一个或多个尤其围绕射束轴线基本上旋转对称的相位曲线(43)施加到所述激光射束上，近场光学器件(33B)，该近场光学器件以相对于所述衍射光学射束成形元件(31)的射束成形距离(Dp)布置在射束下游并且该近场光学器件构造用于将所述激光射束(3)聚焦到所述聚焦区(7)中，尤其围绕入射激光射束的射束轴线可转动地布置的射束光圈(50)，其中，至少一个所施加的相位曲线(43)使得所述激光射束(3)配属有拉长的聚焦区(7)的处于所述衍射光学射束成形元件(31)前面的虚拟光学图像(53)或者拉长的聚焦区(7)的处于所述衍射光学射束成形元件(73)后面的实际光学图像(71)，并且所述射束成形距离(Dp)相应于所述激光射束(3)的传播长度，在该传播长度中，一个或多个进行射束成形的相位曲线将所述横向输入强度特性(41)转化为在所述近场光学器件(33B)的区域中的横向输出强度特性(51)，并且所述横向输出强度特性(51)与所述输入强度特性(41)相比尤其具有至少一个处于射束轴线(45)外部的局部最大值(49)，并且所述射束光圈(50)这样修剪所述激光射束，使得所属的光学图像(53)的成像导致在拉长的聚焦区(7)中的非对称横向强度分布。16.一种用于激光射束(3)的射束成形的光学系统(1)，用于加工尤其对于激光射束来说很大程度上透明的材料(9)，所述加工通过使所述材料(9)在沿传播方向(5)共同的拉长的聚焦区(7)中改性实现，所述光学系统具有：衍射光学射束成形元件(31，73)，该衍射光学射束成形元件用于将一个或多个相位曲线(43)施加到所述激光射束上，该衍射光学射束成形元件围绕入射激光射束的射束轴线可转动地布置，近场光学器件(33B)，该近场光学器件...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·库姆卡尔，J·克莱纳，D·格罗斯曼，D·弗拉姆，M·凯泽，
申请(专利权)人：通快激光与系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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