具有包括分束器的光学装置的激光加工设备制造方法及图纸

本申请涉及一种激光加工设备，其具有：光学装置；其中所述光学装置具有用于接收激光束的输入端；其中所述光学装置具有分束器，所述分束器将所述激光束分成至少两个子束；其中所述光学装置将所述子束重新组合在一起以形成激光光斑并在所述激光光斑中产生干涉图案；其中激光束在输入端处的第一状态产生第一干涉图案并且激光束的第二状态产生第二干涉图案；其中第一状态和第二状态的区别在于以下中的至少一个：(i)激光束在输入端处的位置和(ii)激光束相对于输入端的入射角度；以及其中光学装置被配置为使得所述第二干涉图案在相位上延续第一干涉图案。延续第一干涉图案。延续第一干涉图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有包括分束器的光学装置的激光加工设备


[0001]本文中所公开的主题涉及激光加工设备的领域。

技术介绍

[0002]通过激光辐射加工表面和部件具有广泛的应用，例如表面结构化。例如，WO 2018/197555 A1公开了一种用于生产Riblets(即肋条)的方法和设备，其中通过激光干涉结构化(DLIP
‑
Direct Laser Interference Patterning(直接激光干涉图案))来将肋条引入到表面中，特别是已经涂漆且固化的表面中。具有以这种方式生产的肋条的部件使得飞机、船舶和风力涡轮机以较小的流动阻力运行。

技术实现思路

[0003]鉴于上述情况，需要一种改进技术，该技术实现具有改进特性的表面的结构化。
[0004]独立权利要求的主题考虑了这种需要。在从属权利要求中给出了有利的实施例。
[0005]根据本文公开的主题的第一方面，公开了一种设备，特别是一种激光加工设备。
[0006]根据所述第一方面的实施例，公开了一种激光加工设备，该激光加工设备包括：光学装置；光学装置具有用于接收激光束的输入端；并且其中光学装置具有分束器，该分束器将激光束分成至少两个子束；并且其中光学装置将子束重新组合在一起以形成激光光斑，并在该激光光斑中产生干涉图案；其中激光束在输入端处的位置变化和/或激光束相对于输入端的入射角的变化导致以下至少一种：(i)激光光斑的中心与在预定方向上最接近的干涉图案的干涉最大值之间的距离的距离变化DP，(ii)激光光斑中心位置的位置变化DS；其中光学装置被配置为使得如下条件适用于连续位置变化：
[0007]|DS|+|DP|＝n*L
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等式1
[0008]并且其中n是自然数；其中L为在预定方向上干涉图案的两个相邻干涉最大值之间的距离，包括
±
5％的容差范围；并且其中距离变化DP由第一距离与第二距离之间的差定义；并且其中在预定方向上定义第一距离和第二距离中的每一个。
[0009]根据本文公开的主题的第二方面，公开了一种方法。
[0010]根据第二方面的实施例，公开了一种用于表面的干涉结构化的方法，该方法包括：在表面上产生第一干涉图案；在表面产生第二干涉图案；其中第一干涉图案和第二干涉图案由具有输入端的单个光学装置产生；其中第一干涉图案和第二干涉图案由光学装置改变激光束相对于输入端的位置和/或激光束相对于输入端的入射角来产生，从而(i)激光光斑的中心与在预定方向上最接近的干涉图案的干涉最大值之间的距离的距离变化DP，和/或(ii)激光光斑中心位置的位置变化DS；其中光学装置被配置为使得如下条件适用于连续位置变化：
[0011]|DS|+|DP|＝n*L
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等式1
[0012]并且其中n是自然数；L是第一干涉图案的两个相邻的干涉最大值的之间的距离，包括
±
5％的容差范围；并且其中距离变化DP由第一距离和第二距离之间的差定义；并且其
中在预定方向上定义第一距离和第二距离中的每一个。
[0013]根据第三方面的实施例，公开了一种用途。
[0014]根据第三方面的实施例，公开使用光学装置改变激光束在输入端处的位置和/或改变激光束相对于输入端的入射角以产生第一干涉图案和第二干涉图案，从而导致以下至少一项：(i)激光光斑的中心和在预定方向最近的干涉图案的干涉最大值之间的距离的距离变化DP，(ii)激光光斑的中心位置的位置变化DS；其中光学装置被配置为使得如下条件适用于位置的连续变化：
[0015]|DS|+|DP|＝n*L
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等式1
[0016]其中n是自然数；L为干涉图案的两个相邻的干涉最大值之间的距离，包括
±
5％的容差范围；并且其中距离变化DP由第一距离和第二距离之间的差定义；并且其中在预定方向上定义第一距离和第二距离中的每一个。
[0017]根据本文公开的主题的第四方面，公开了一种激光加工设备。
[0018]根据第四方面的实施例，公开了一种激光加工设备，该激光加工设备包括：光学装置；光学装置具有用于接收激光束的输入端；并且其中光学装置具有分束器，该分束器将激光束分成至少两个子束；并且其中光学装置将子束重新组合在一起以形成激光光斑，并在激光光斑中产生干涉图案；其中激光束在输入端处的第一状态产生第一干涉图案并且激光束的第二状态产生第二干涉图案；其中第一状态和第二状态区别在于以下至少一个：(i)激光束在输入端处的位置和(ii)激光束相对于输入端的入射角；并且其中光学装置被配置为使得第二干涉图案在相位上延续第一干涉图案。
[0019]根据本文公开的主题的第五方面，公开了一种方法。
[0020]根据第五方面的实施例，公开了一种方法，该方法包括：提供具有分束器的光学装置，该分束器将激光束分成至少两个子束，其中光学装置将子束重新组合在一起以形成激光光斑；将激光束对准到光学装置的输入端上；其中激光束在输入端处的第一状态在第一位置P1处产生激光光斑，其中该激光光斑具有第一干涉图案；其中激光束在输入端处的第二状态在第二位置P2处产生激光光斑，该激光光斑具有第二干涉图案；其中第一状态和第二状态的不同之处以下至少一个(i)激光束在输入端处的位置和(ii)激光束相对于输入端的入射角；并且其中针对位置变化的DS＝P1
‑
P2，光学装置提供第一光路长度差DI_A和第二光路长度差DI_B之间的差DI_AB＝DI_A
‑
DI_B，其导致激光光斑的中心和在预定方向上最接近的干涉图案的干涉最大值之间的距离变化DP，使得第二干涉图案在相位上延续第一干涉图案。
[0021]根据本文公开的主题的第六方面，公开了一种激光加工设备。
[0022]根据第六方面的实施例，公开了一种激光加工设备，该激光加工设备包括：光学装置；其中光学装置具有用于接收激光束的输入端；其中光学装置具有分束器，该分束器将激光束分成至少两个子束；其中，光学装置将两个子束重新组合在一起以形成激光光斑，并在激光光斑中产生干涉图案；其中激光束在输入端处的第一状态产生第一干涉图案并且激光束的第二状态产生第二干涉图案，其中第一状态和第二状态区别于以下至少一个(i)激光束在输入端处的位置和(ii)激光束相对于输入端的入射角；其中第一干涉图案的中心和第二干涉图案的中心具有对应于至少单个激光光斑直径的距离，特别地至少是激光光斑直径的五倍，进一步特别地至少是激光光斑直径的十倍，进一步尤其至少是激光光斑直径的二
十倍；其中由于从第一状态到第二状态的状态变化，每个子束的辐射路径的路径长度的变化小于从分束器到激光光斑的总路径长度的
±
5％，特别是小于
±
1％，此外特别是小于
±
0.5％。
[0023]根据本文公开的主题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光加工设备(108、208、308、408)包括：光学装置(100、200、300、400、500)；其中所述光学装置(100、200、300、400、500)具有用于接收激光束(102)的输入端(101)；并且其中所述光学装置(100,200,300,400,500)具有将所述激光束(102)分成至少两个子束(104、204)的分束器(110)；并且其中所述光学装置(100、200、300、400、500)将所述子束(104、204)重新组合在一起以形成激光光斑(106)，并在所述激光光斑(108、208)中产生干涉图案(108、208)；其中所述激光束在所述输入端(101)处的位置变化和/或所述激光束(102)相对于所述输入端(101)的入射角的变化导致以下项中的至少一个：(i)所述激光光斑(106)的中心(132)与在预定方向(144)上所述干涉图案(108、208)的最近的干涉最大值(240)之间的距离(141、241)的距离变化DP，(ii)所述激光光斑(106)的中心(132)的位置(134、136)的位置变化DS；其中所述光学装置(100、200、300、400、500)被配置为使得如下条件适用于连续的位置变化DS：|DS|+|DP|＝n*L，并且其中n是自然数；其中L为在预定方向(144)上所述干涉图案(108、208)的相邻的两个干涉最大值(140、240、340)之间的距离，包括
±
5％的容差范围；以及其中由第一距离(141)和第二距离(241)之间的差定义距离变化DP；并且其中在预定方向(144)上定义所述第一距离(141)和第二距离(241)中的每一个。2.根据权利要求1所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述激光束(102)在所述输入端(101)处的第一状态定义所述激光光斑(106)的中心(132)的第一位置P1(134)和第一干涉图案(108)；所述激光束(102)在所述输入端(101)处的第二状态定义所述激光光斑(106)的中心(132)的第二位置P2(136)和第二干涉图案(208)；在第一状态中，所述至少两个子束(104、204)中的一对子束(104、204)具有第一光路径长度差DI_A；在第二状态中，该对子束(104、204)具有第二光路径长度差DI_B；针对位置变化DS＝P1
‑
P2，所述光学装置(100、200、300、400、500)提供第一光路径长度差和第二光路径长度差之间的差DI_AB＝DI_A
‑
DI_B，所述差导致距离变化DP，使得所述第二干涉图案(208)在相位上延续所述第一干涉图案(108)。3.根据权利要求1或2所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述条件至少适用于等于所述激光光斑(106)的直径的位置变化值。4.根据权利要求1至3之一所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述输入端(101)具有第一区域(119)和第二区域(121)；致动器装置(118)用于将所述激光束(102)定位在所述第一区域(119)中，然后定位在所述第二区域(121)中。5.根据前述权利要求之一所述的激光加工设备(108、208、308、408)，
其中所述光学装置(100、200、300、400、500)具有以传输方式工作的至少一个光学元件(150)，尤其是，辐射路径延伸穿过所述光学元件的每个子束(104、204)的辐射路径的路径长度区段(151)在所述光学元件(150)中的变化小于
±
5％，尤其是小于
±
1％以及进一步地尤其是小于
±
0.5％，其中路径长度区段(151)的变化由所述激光束(102)在所述输入端(101)处的状态变化引起。6.根据权利要求1至4中任一项所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述光学装置的所有光学元件仅以反射方式工作。7.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述分束器(110)包括半透明反射镜。8.根据前述权利要求1至5和权利要求7中任一项所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中在所述光学装置的所述分束器(110)之后的每个传输光学元件位于子束(104、204)的至少一个辐射路径(112、212)中，每一对透射表面(154、156)包括最高10度的角度(158)，尤其是最高5度的角度(158)。9.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述光学装置(100、200、300、400、500)在所述分束器(110)之后不具有棱镜。10.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述激光束(102)是CO2激光束，尤其是具有至少800W功率的CO2激光束。11.根据前述权利要求中任一项所述的激光加工设备(108、208、308、408)，其中所述激光加工设备(108、208、308、408)被设置用于使漆表面结构化。12.一种将表面干涉结构化的方法，该方法包括：在所述表面上产生第一干涉图案(108)；在所述表面上产生第二干涉图案(208)；其中由具有输入端(101)的单个光学装置(100、200、300、400、500)产生第一干涉图案(108)和第二干涉图案(208)；其中所述光学装置(100、200、300、400、500)通过改变激光束在所述输入端(101)处的位置和/或所述激光束(102)相对于所述输入端(101)的入射角产生所述第一干涉图案(108)和所述第二干涉图案(208)，并且由此：(i)实现在激光光斑(106)的中心(132)与在预定方向(144)上所述干涉图案(108、208)的最近的干涉最大值之间的距离(141、241)的距离变化DP，和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：托拜厄斯，
申请(专利权)人：四JET微科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：