[发明专利]用于辅助调整射束扩展器的方法、调整辅助设备以及射束扩展器

说明书

一种用于辅助调整射束扩展器(100)的方法，该射束扩展器具有：带有光入射开口(104)和光出射开口(108)的接纳管(102)和至少一个光学元件(200，202，204)，该光学元件设在该光入射开口与出射开口之间的射束路径中以改变经由该光入射开口(104)输入的射束(106)的直径。在该方法中，通过测量与该接纳管(102)耦合的参考面(114)确定该射束(106)沿该射束扩展器(100)光轴(110)的额定位置，通过测量该射束(106)相对该接纳管(102)横截面的能量分布确定该射束(106)沿该光轴(110)的实际位置。通过对比该实际位置与该额定位置，获取在该实际位置与该额定位置之间的偏差值。最后在使用该偏差值时，输出辅助信息(124)，以便进行调整时辅助使用者。

技术领域

本发明涉及一种用于辅助调整射束扩展器的方法、一种调整辅助设备以及一种射束扩展器。

背景技术

射束扩展器，也被称为扩束器(Beam Expander)，增大或减小激光束的直径。由此，射束扩展器使得光学系统的各种元件可以彼此适配。因此例如在激光器的输出端处的激光束直径可以适配在物镜的输入端所需的直径。此类射束扩展器主要用在激光材料加工中。

透镜系统的最优化的光轴是功能良好的光学系统的基础。在构建射束扩展器时，射束扩展器应受到正确地调整，即在理想情况下位于光轴上。另外，使用者还想要了解，在从射束扩展器出射之后的射束质量是否仍然正常。

发明内容

本发明提供一种用于辅助调整射束扩展器的改进的方法、一种对应的调整辅助设备以及一种改进的射束扩展器。由下面的实施方式和以下说明中得出有利的构型。

透镜系统在射束扩展器中的位置例如可以由于公差而与理想位置有偏差。依据透镜系统的位置不同，因而可以存在不同的输出端射束方向和位置。本文介绍的方案现在可以实现，精确地测量、记录、控制射束扩展器的位置或定位并且与额定位置进行对比。此外，限定了由至少一个传感器监测的机械或光学参考面。在与额定位置有偏差时，可以使用适当的措施进行修正。由此可以确保快速、正确的调整。尤其还可以由未受训的使用者有目的地进行调整。同样由此可以得出关于射束质量的可靠结论。因此可以特别快速地启用射束扩展器。

例如通过温度传感器、散射光传感器或红外摄影机获取射束位置和质量。依据获取的结果不同，例如可以给予使用者关于调整系统中的射束扩展器的简单但有帮助的反馈。

本发明提出了一种用于辅助调整射束扩展器的方法，其中该射束扩展器具有：带有光入射开口和光出射开口的接纳管，以及至少一个光学元件，该光学元件布置在该光入射开口与该光出射开口之间的射束路径中以便改变经由该光入射开口输入的射束的直径，其中该方法包括以下步骤：

通过测量与该接纳管耦合的参考面来确定该射束沿着该射束扩展器的光轴的额定位置，并且通过测量该射束相对于该接纳管的横截面的能量分布来确定该射束沿着该光轴的实际位置；

通过对比该实际位置与该额定位置来获取代表该实际位置与该额定位置之间的偏差的偏差值；以及

输出辅助信息，该辅助信息用于在使用该偏差值的情况下在进行调整时辅助使用者。

射束扩展器可以理解为用于增大或减小光线或光束、尤其如激光光线或激光光束的射束直径的光学系统。光学元件例如可以理解为透镜或反射镜。光学元件例如可以布置为在接纳管的纵向方向上在接纳管中可偏移。参考面例如可以理解为与接纳管在机械上耦合的板状或盘状元件或者适当的光学元件。例如可以通过参考面的法线来预先确定光轴的取向。能量分布例如可以理解为温度分布或亮度分布。能量分布尤其可以相对于射束扩展器的孔径来确定。辅助信息可以理解为关于射束扩展器的取向的操作提示。辅助信息例如可以代表关于射束扩展器的位置修正的方向或长度数值或者是-否的信息或类似内容。

根据一个实施方式，在该确定步骤中，可以通过测量该射束相对于该横截面的温度分布和/或亮度分布来确定该实际位置。由此可以以相对小的耗费来可靠地确定实际位置。