高功率射束阱制造技术

本发明专利技术涉及一种尤其是用于激光射束的高功率射束阱，所述高功率射束阱具有吸收体和反射面，所述吸收体具有楔形的肋片，所述楔形的肋片构造用于射束的吸收面，所述反射面与所述楔形的肋片间隔开地布置并且面向所述吸收面。在此，设置了，冷却通道至少被布置在所述楔形的肋片的一部分之内，所述冷却通道分别在所述楔形的肋片的纵向延伸部中至少延伸跨越所述楔形的肋片的部分区域。在结构紧凑的情况下，所述高功率射束阱实现了对高能量的激光射束的吸收。

High power beam trap

The present invention relates to a high-power beam trap, especially for laser beams. The high power beam trap has a absorber and a reflector, the absorber has a wedge shaped rib, and the wedge-shaped rib is constructed for the absorption surface of the beam. The reflecting surface is spaced apart with the wedged rib and is oriented to the absorption. Face it. Here, it is set that the cooling channel is arranged at least part of the wedge shaped rib, and the cooling channel extends at least part of the section of the wedge shaped rib in the longitudinal extension of the wedge-shaped rib. In the case of compact structure, the high power beam trap realizes the absorption of high energy laser beam.

【技术实现步骤摘要】
高功率射束阱
本专利技术涉及一种尤其是用于激光射束的高功率射束阱，所述高功率射束阱具有吸收体和反射面，所述吸收体具有楔形的肋片，所述楔形的肋片构造用于射束的吸收面，所述反射面与所述楔形的肋片间隔开地布置并且面向所述吸收面。
技术介绍
射束阱被用于激光加工。在此，它们用于接收激光射束，而激光没有对准工件。在此，射束阱的任务是尽可能完全地吸收激光器的射束。为此，射束阱的几何形状、材料、表面性质和冷却是至关重要的。用于实现这些特性的、不同的概念是已知的。这样，射束阱得到使用，所述射束阱具有两个彼此成角度地依次布置的、楔形的或者锥形的凹槽。也使用了螺旋状延伸的空腔。这些几何形状导致，射束在射束阱的内部中被多次反射并且在此被吸收。不同的材料被用于制造射束阱。这些材料具有高的吸收度和好的导热能力。为了进一步改善吸收，射束阱的表面的涂层或者处理能够被设置。例如，这能够通过引入有针对性的缺陷来实现，例如通过离子轰击或者涂覆黑色的氧化层。为了导出转换成热能的射束功率，设置空气冷却器或者流体冷却器是已知的。在此，空气冷却器能够通过冷却片来改善，所述冷却片被布置在射束阱外部。对于高效的流体冷却器而言，冷却管线能够缠绕或者被引导穿过射束阱。DE102010036161B4示出一种射束阱，所述射束阱尤其是用于激光射束。第一反射器被构造为锥体，所述第一反射器关于其外罩面环绕地由柱形的第二反射器包围。锥体的尖端朝向待吸收的激光束地取向。面向锥形的第一反射器，第二反射器具有槽状的表面。槽是如此的，使得槽宽度在径向方向上变窄。它们关于中心轴线并且因此关于第一反射器环绕地被构造。第一反射器和第二反射器均能够设有吸收的涂层，所述吸收的涂层与激光器的波长相协调。入射的激光束从锥形的第一反射器转向第二反射器。槽被如此成形，使得激光束通过在连接片之间的、多次反射被转回第一反射器，所述连接片限定槽。在此，所反射的射束通过槽的成型被如此转向，使得它进一步地延伸至射束阱的内部中。在此，射束在第一反射器和环绕的、开槽的第二反射器之间被反射。通过这种在两个吸收地涂层的反射器之间的多次反射，激光器的射束能量的大部分被吸收。因此，激光功率由楔形构造的、环绕取向的连接片接收，并且，被排出到外部。不利的是，只有小的功率能够以这种方式被导出到周围环境中，而不会使射束阱过强地加热，使得射束阱仅仅能够用于具有相对较小的射束功率的激光器。此外，制造环绕的槽是昂贵的，所述槽被布置在第二反射器的内直径处。US4864098示出一种具有与DE102010036161B4类似的结构的射束阱，其中，在这里，外部的、柱状的第二反射器不具有槽。因此，入射的激光束在中央的、锥状的反射器和环绕的、柱状的反射器之间被多次反射。通过两个反射器的、吸收的实施，入射的射束被吸收。金属缸关于柱状的反射器环绕地被布置，所述金属缸与柱状的反射器导热地接触，并且，所述金属缸承载在其外表面处被引导的冷却剂管线。这样，热能能够通过冷却剂被排出，所述冷却剂在冷却剂管线中循环，所述热能通过吸收射束而产生在两个反射器处。通过尤其是第二反射器的、未结构化的表面，反射的数目相对较小，激光束的入射经历所述反射。因此，入射的激光射束的、可观的份额再次从射束阱中获得。在DE202011110151U1中所描述的射束阱以冷却单元的形式被构造。待吸收的激光束能够通过进入窗口落入到冷却单元中，所述进入窗口例如由石英制成。射束在冷却单元之内、在两个对置布置的壁之间被多次反射，所述壁是所述冷却单元的壳体（Einhausung）。通过冷却单元，吸收的冷却液被引导。因此，多次反射的激光束反复地穿过吸收的冷却液，并且，被所述冷却液吸收。所产生的热能由冷却液运走。由此，实现了热能的、良好的排出。然而，冷却液的吸收度是相对较小的，使得引入的射束的、可观的份额能够再次离开射束阱。此外，激光射束的、可观的份额能够在进入窗口处被反射。因此，已知的射束阱具有一系列的缺陷，例如，需要所述表面的、昂贵的加工来改善吸收特性。根据射束阱的几何形状，射束功率的、大的份额再次从射束阱中被发射出。为了提高所吸收的射束份额，设置了射束阱的、复杂的几何形状，所述几何形状只有以高的制造花费才能够被制造。大的表面对于高的射束功率的吸收是必需的。这导致大体积的射束阱。就设置的空气冷却器而言，只有小的功率能够经由冷却器被导出，因为冷却表面与射束阱的体积相比是小的。就流体冷却器而言，射束阱由多个元件构造。这些元件的装配是昂贵的，并且，必须彼此密封。因此，本专利技术的任务是，提供一种高功率射束阱，所述高功率射束阱能够尽可能完全地吸收高的射束功率。
技术实现思路
本专利技术的任务通过下述方式被解决，冷却通道至少被布置在楔形的肋片的一部分之内，所述冷却通道分别在所述楔形的肋片的纵向延伸部中至少延伸跨越所述楔形的肋片的部分区域。激光射束的能量能够如此高效地由冷却剂导出，所述冷却剂通过冷却通道被引导，所述激光射束由楔形的肋片的吸收面接收。因此，楔形的肋片被同时用于功率接收和功率导出。通过肋片的、楔形的几何形状，激光束被多次地反射。在每次反射时，大部分射束能量被吸收并且被排出至冷却液。由此，高功率射束阱具有高的吸收度，并且，大的功率能够被吸收并且被导出，而不损坏高功率射束阱。吸收面的大小由楔形的肋片显著地增加。这导致，在吸收面上的照射密度被降低。由此，与不具有楔形的肋片的射束阱相比，具有更大的功率密度的激光束能够由相同尺寸的高功率射束阱吸收。在待吸收的激光功率高时，高功率射束阱的、外部的尺寸也能够被保持为小的。用于落入的激光射束的、高的吸收度能够通过下述方式被实现：楔形的肋片沿着其纵向延伸部被彼此侧向地布置，和/或，所述楔形的肋片沿着其纵向延伸部在朝向所述高功率射束阱的射束进入开口的方向上取向。这样，进入的激光射束在楔形的肋片的纵向延伸部的方向上落在其侧面上。它在相邻的侧面之间被多次反射，由此，射入的激光射束的大份额被吸收。掷回的激光射束由对置的反射面再次被转向到吸收面上并且因此到楔形的肋片的侧面上，并且，在那里对应地进一步被吸收。对应于本专利技术的、优选的改型方案能够设置的是，指向所述反射面的、所述楔形的肋片分别由逐渐变尖的棱封闭，并且，逐渐变尖的、楔形的槽在被构造所述楔形的肋片之间。通过尖锐棱地实施的肋片和槽，只有入射射束的非常小的份额直接落在肋片的棱上或者在槽的、各自最低的点上，未吸收的份额从那里能够被掷回而没有经过多次反射。射束的大多数份额落在楔形的肋片的侧面上，并且，对应地被多次反射。由此，实现了非常高的吸收度。如果设置了，所述反射面倾斜于所述楔形的肋片地取向，所述反射面在所述射束进入开口的所述区域中具有到所述楔形的肋片的、最大的距离，并且，所述距离在朝向所述高功率射束阱的内部的、所述射束的传播方向上减小，则通过射束进入开口进入的射束以及射束份额由对置的反射面可靠地并且几乎完全地被反射回吸收面，并且，在那里通过所描述的、在楔形的肋片的侧面处的多次反射而被吸收，所述射束份额没有被吸收面吸收并且因此而被反射。激光射束被可靠地引导至吸收面，所述激光射束由于激光束进入高功率阱的进入角度落在反射面上。因此，倾斜布置的反射面确保了，入射的激光射束独立于其入射角度地、几乎完全地被转向到吸收面上并且对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.尤其是用于激光射束（11）的高功率射束阱（10），所述高功率射束阱具有吸收体（20）和反射面（33.1），所述吸收体具有楔形的肋片（24），所述楔形的肋片构造用于射束的吸收面（26），所述反射面与所述楔形的肋片（24）间隔开地布置并且面向所述吸收面（26），其特征在于，冷却通道（41）至少被布置在所述楔形的肋片（24）的一部分之内，所述冷却通道分别在所述楔形的肋片（24）的纵向延伸部中至少延伸跨越所述楔形的肋片（24）的部分区域。

【技术特征摘要】
2017.01.05 DE 102017200094.51.尤其是用于激光射束（11）的高功率射束阱（10），所述高功率射束阱具有吸收体（20）和反射面（33.1），所述吸收体具有楔形的肋片（24），所述楔形的肋片构造用于射束的吸收面（26），所述反射面与所述楔形的肋片（24）间隔开地布置并且面向所述吸收面（26），其特征在于，冷却通道（41）至少被布置在所述楔形的肋片（24）的一部分之内，所述冷却通道分别在所述楔形的肋片（24）的纵向延伸部中至少延伸跨越所述楔形的肋片（24）的部分区域。2.根据权利要求1所述的高功率射束阱（10），其特征在于，所述楔形的肋片（24）沿着其纵向延伸部被彼此侧向地布置，和/或，所述楔形的肋片（24）沿着其纵向延伸部在朝向所述高功率射束阱（10）的射束进入开口（32）的方向上取向。3.根据权利要求1或者2所述的高功率射束阱（10），其特征在于，指向所述反射面（33.1）的所述楔形的肋片（24）分别由逐渐变尖的棱封闭，并且，逐渐变尖的、楔形的槽被构造在所述楔形的肋片（24）之间。4.根据权利要求1至3中任一项所述的高功率射束阱（10），其特征在于，所述反射面（32）倾斜于所述楔形的肋片（24）延伸地取向，所述反射面（32）在所述射束进入开口（32）的区域中具有到所述楔形的肋片（24）的、最大的距离，并且，所述距离在所述射束朝向所述高功率射束阱（10）的内部的传播方向上减小。5.根据权利要求1至4中任一项所述的高功率射束阱（10），其特征在于，与所述射束进入开口（32）对置地，所述反射面（32）逐渐倾斜地封闭所述楔形的肋片（24）。6.根据权利要求1至5中任一项所述的高功率射束阱（10），其特征在于，所述反射面（32）定向...

【专利技术属性】
技术研发人员：T格哈特，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE