Die akustooptische Strahlformung in der Lasermaterialbearbeitung
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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 373
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This work addresses the issue of fast energy distribution relative to a workpiece when laser material processing. Therefore, available technologies are evaluated by their dynamic by the data transfer rate. This rate is the number of resolvable spots per unit time the system can generate. The idea of beam shaping using the acousto-optic effect shows the highest data transfer rate. This idea was caught up in this thesis and a new technology for laser beam shaping is presented. The innovation of this new technology is the calculation of the signals necessary for the acousto-optic laser beam shaping (AOS). An Iterative-Fourier-Transformation-Algorithm for producing efficient laser beam shaping has been developed within this work. First, the thesis deals with the general features of the AOS-technology: switching rate, maximum applicable laser power and restrictions for the achievable intensity distributions. Moreover, hardware to apply this technology with multi-kW-lasers is commercially available. These characteristics make AOS nearly universally applicable with all kind of laser sources in pulsed and continuous wave (cw) operations.
Abstract
Im Rahmen der vorliegenden Promotionsarbeit wurden Systeme für die Strahlführung und -formung von Laserstrahlen hinsichtlich ihrer Dynamik anhand der Datenübertragungsrate bewertet und verglichen. Die Datenübertragungsrate ist die Anzahl an Strukturpunkten pro Zeiteinheit, die mit einem System erzeugt werden kann. Es zeigt sich dabei, dass eine Strahlformung mit akustooptischen Effekt die höchsten Datenübertragungsraten ermöglicht und somit ein enormes Potential birgt. Dieser Idee wurde in vorliegender Arbeit nachgegangen und so eine neue Technologie für die Laserstrahlformung bei der Materialbearbeitung erforscht. Die Innovation besteht hier in der Berechnung der Signale, die für die akustooptische Laserstrahlformung (AOS) notwendig sind. Im Rahmen dieser Arbeit ist hierfür ein Iterativer-Fourier-Transformations-Algorithmus entwickelt worden, mit dem eine effiziente Strahlformung erreicht wird. Diese Arbeit befasst sich mit der AOS-Technologie zuerst im Allgemeinen: So werden die Umschaltrate, die Leistungsgrenzen für den Einsatz dieser Technologie und die Einschränkungen für die erreichbaren Intensitätsverteilungen in der Bearbeitungsebene aufgezeigt. Gerätschaften, die für diese Technologie kommerziell erhältlich sind, können dabei mit mehreren tausend Watt Laserleistung betrieben werden. Damit ist die AOS nahezu unbegrenzt mit Strahlquellen im kontinuierlichen Betrieb und auch im Pulsbetrieb einsetzbar.